Wikibooks itwikibooks https://it.wikibooks.org/wiki/Pagina_principale MediaWiki 1.47.0-wmf.3 first-letter Media Speciale Discussione Utente Discussioni utente Wikibooks Discussioni Wikibooks File Discussioni file MediaWiki Discussioni MediaWiki Template Discussioni template Aiuto Discussioni aiuto Categoria Discussioni categoria Progetto Discussioni progetto Ripiano Discussioni ripiano TimedText TimedText talk Modulo Discussioni modulo Evento Discussioni evento 0 5762 498454 477021 2026-05-25T10:16:45Z Pasquale.Carelli 528 ingrandite delle figure e aggiunta una iniziale 498454 wikitext text/x-wiki {{capitolo |Libro=Fisica classica |NomeLibro=Fisica classica |CapitoloPrecedente=Indice |NomePaginaCapitoloPrecedente=Fisica_classica |CapitoloSuccessivo=Calore |NomePaginaCapitoloSuccessivo=Fisica classica/Calore }} {{fisica classica}} [[File:Triple expansion engine animation.gif|thumb|upright=1.6|left|Esempio di sistema termodinamico ([[w:motore a movimento alternativo|macchina alternativa a vapore]])]] La termodinamica nasce nell'Ottocento per studiare la trasformazione del calore in lavoro meccanico (macchine termiche) e le trasformazioni inverse dal lavoro in calore (macchine frigorifere e pompe di calore). Le definizioni e le conseguenze della termodinamica in realtà servono a descrivere molti fenomeni fisici di sistemi complessi di molte particelle non descrivibili con le leggi della meccanica elementare. Solo a metà dell'Ottocento si è riconosciuto che il calore è una forma di energia che può essere trasformata nelle altre forme. Prima di allora si credeva che il calore fosse una specie di fluido indistruttibile e si interpretava il processo di riscaldamento di un corpo come il passaggio di tale fluido da un corpo ad un altro. L'interpretazione microscopica del calore e della temperatura richiede una conoscenza delle proprietà statistiche del mondo microscopico. Solo con questa visione la termodinamica diventa un ramo speciale della meccanica che va sotto il nome meccanica statistica. La meccanica statistica permette di interpretare in maniera molto soddisfacente le leggi della termodinamica, ma dal punto di vista formale la costruzione matematica della termodinamica può farne a meno. Il punto di vista della termodinamica pura è infatti differente: i principi fondamentali sono assunti come postulati e si traggono le conseguenze senza entrare nel meccanismo microscopico. Questo modo di procedere permette di studiare i fenomeni termodinamici in maniera precisa, indipendente dalle ipotesi di partenza. Vi è da dire che la non conoscenza del meccanismo microscopico può risultare insoddisfacente per interpretare i risultati, quindi spesso, seppure da un punto di vista propriamente termodinamico non è necessario, uno sguardo al punto di vista microscopico fornisce un chiarimento anche se l'analisi può risultare grossolana e parziale. I sistemi fisici che si incontrano in natura sono fatti da un numero elevatissimo di atomi: tanto per avere un'idea in un granello medio di sabbia sono contenuti <math>10^{18}\ </math> atomi. Studiare sistemi così complessi dal punto di vista meccanico sarebbe praticamente impossibile dal punto di vista del calcolo sia che lo stato di aggregazione sia fluido (gassoso o liquido) o solido. Lo stato di un sistema di <math>N\ </math> particelle è definito solo se sono note, in un certo istante, la posizione e la velocità di ciascun punto materiale. Questo vuol dire conoscere <math>6N\ </math> variabili: o come viene spesso detto <math>6N\ </math> gradi di libertà del sistema meccanico. La termodinamica riprende alcuni concetti della meccanica, il riconoscere che il calore è una forma di energia permette di generalizzare la conservazione dell'energia. Il concetto di lavoro pure viene preso a prestito dalla meccanica. Ma nella termodinamica viene introdotto il concetto di sistema macroscopico proprio per la considerazione che un sistema fatto da un numero enorme di oggetti non è descrivibile con le leggi ordinarie della meccanica. Una differenza sostanziale con la meccanica è il tempo in meccanica in presenza di forze conservative vi è la riversibilità dei fenomeni fisici, cioè il tempo in meccanica è reversibile: in termodinamica la irreversibilità del tempo è contenuta nel secondo principio della termodinamica. Definiamo sistema un oggetto macroscopico caratterizzato da variabili che lo definiscono, il mondo esterno è chiamato ambiente. L'insieme dell'ambiente esterno e il sistema si chiama universo termodinamico. Il sistema può interagire con il mondo esterno attraverso la sua superficie esterna: # '''sistema aperto''': scambia materia con il mondo esterno # '''sistema chiuso''': non scambia materia ma solo energia con il mondo esterno # '''sistema adiabatico''': non scambia materia ed è isolato termicamente # '''sistema isolato''': non scambia materia ed energia In termodinamica si introducono delle variabili che caratterizzano lo stato del sistema che rappresentano a livello microscopico della quantità medie di grandezze meccaniche che hanno un ben preciso significato fisico. Le variabili termodinamiche possono essere '''intensive''' se sono indipendenti dalla quantità di materia (es. pressione, densità, temperatura) o '''estensive''' che sono proporzionali alla quantità di materia (es. massa, volume, numero di moli). Le variabili termodinamiche di un sistema possono essere definite solo quando il sistema è in equilibrio termodinamico (la definizione sarà data nel seguito). Un sistema macroscopico in equilibrio termodinamico è descritto da un numero limitato di grandezze termodinamiche, che lo identificano in maniera univoca. La spiegazione di tale esemplificazione, in apparente contraddizione con il numero enorme di variabili interne del sistema complesso, dipende da due condizioni contemporaneamente necessarie, implicitamente connesse con la conoscenza microscopica dei sistemi complessi, la prima condizione è che le misure macroscopiche siano estremamente lente rispetto alla scala atomica e la seconda condizione è che le dimensioni atomiche siano così piccole che la materia appare continua. La termodinamica studia sistemi molto complessi in cui intervengono proprietà meccaniche, elettriche, magnetiche e termiche. Ma per semplicità qui focalizzeremo l'attenzione sulle sole proprietà termiche. Inoltre studieremo dei sistemi semplici, che sono omogenei dal punto di vista macroscopico e isotropi, in cui il volume sia tale che si possano trascurare effetti di superficie. Inoltre trascuriamo campi elettrici e magnetici. La termodinamica da un punto di vista generale comprende tutte le proprietà della materia. Passiamo ad elencare senza un ordine preciso alcune delle variabili spesso usate in termodinamica. ==Volume== Il '''volume''' è la misura dello spazio occupato da un corpo. L'unità adottata dal [[w:Sistema Internazionale|Sistema Internazionale]] è il metro cubo, simbolo '''m³''', ma spesso è misurato in litri che sono un millesimo di metro cubo. Il volume è una variabile estensiva, cioè se un sistema complessivo di due corpi è la somma dei loro rispettivi volumi. Il '''volume''' di un oggetto solido è un valore numerico utilizzato per descrivere a 3 dimensioni quanto spazio occupa il corpo. Ad oggetti ad una dimensione (come una linea) o a 2 dimensioni (come un quadrato) si assegna per convenzione volume 0 in uno spazio tridimensionale. E' chiaramente una variabile estensiva: cioè il volume dell'insieme di due corpi è la somma dei due volumi. ==[[w:Mole|Mole]]== Un'altra variabile estensiva è il numero di molecole per ogni tipo di componente chimico puro che costituiscono il sistema. Per evitare di usare una unità troppo grande si normalizza tale numero alla [[w:Numero_di_Avogadro|costante di Avogadro]] che vale circa <math>6.022\times 10^{23}\ </math>, ed è indicata con il simbolo <math>N_A</math>. Il rapporto tra il numero di molecole e la costante di Avogadro viene chiamato numero di moli e viene in genere indicato con <math>n\ </math> ed il suo simbolo è mol. La '''mole''' è una delle sette unità di misura fondamentali del [[w:Sistema internazionale di unità di misura|Sistema internazionale]]. La mole è definita come la quantità di sostanza di un sistema che contiene un numero di entità<ref> Le ''entità'' chimiche fisiche a cui si fa riferimento nella definizione di mole possono essere atomi, molecole, [[w:ione|ioni]], [[w:radicale libero|radicali]] e altre particelle o raggruppamenti specifici di queste entità. </ref> pari al numero degli atomi presenti in 12&nbsp;grammi di carbonio&#8209;12. La massa in grammi di ogni elemento che contiene lo stesso numero di atomi viene detta massa atomica. Un esempio : Consideriamo una massa <math>m=1\ kg</math> di Ferro. Poiché la massa atomica del ferro vale <math>m.a.=57\ g</math> il numero di moli contenute in <math>1\ kg</math>: <math>n=\frac {m}{m.a.}=17.5\ moli</math> ==[[w:Pressione|Pressione]]== La '''pressione''' è una grandezza scalare intensiva definita come il rapporto tra il modulo della forza agente ortogonalmente su una superficie e l'area della superficie: :<math>p = \frac {F_{\perp}}{S}</math> Consideriamo una sostanza omogenea contenuta in un cilindro indeformabile. La sostanza può essere un solido come un fluido, sia '''h''' l'altezza del cilindro ed '''S''' la superficie interna. Se la [[w:Densità|densità]] della sostanza vale <math>\rho\ </math> ovviamente la massa totale sarà <math>m=\rho hS\ </math>. Se esercitiamo una forza <math>{F_{\perp}}\ </math> normale alla sua faccia superiore, tale forza si trasmetterà sulla faccia inferiore su cui sentiremo una forza per unità di superficie pari a: :<math>P=\frac {{F_{\perp}}}S+\frac {mg}S=\frac {{F_{\perp}}}S+\rho gh\ </math> Abbiamo, come è naturale maggiorato, la forza esercitata sulla faccia inferiore con la forza peso del solido, ma se l'altezza <math>h\ </math> è piccola (<math>\rho g h\ll |\vec F|/S</math>), l'ultimo termine può essere reso trascurabile. In tale caso possiamo scrivere semplicemente che: <math>P=\frac {{F_{\perp}}}S\ </math> Se la sostanza è incompressibile, cioè se il volume totale non cambia o se si vuole la densità, si può misurare che sulla parete laterale viene esercitata una forza per unità di superficie esattamente eguale a quella della parete inferiore. Se invece il solido è compressibile la forza esercitata sulla parete inferiore sarà superiore a quella sulla parete laterale, cioè la forza conserva in parte il suo carattere vettoriale. La questione è puramente accademica in quanto basterà immergere il solido in un fluido incompressibile (liquido) per avere che la forza per unità di superficie è eguale in tutte le direzioni (in questo caso però avrò non più una sostanza omogenea). La forza per unità di superficie si chiama [[w:pressione|pressione]] e nel sistema internazionale si misura in <math>N/m^2\ </math> detto Pascal il cui simbolo abbreviato è <math>Pa\ </math>. La cosa è ancora più semplice per un [[w:Fluido|fluido]], immaginiamo di esercitare la forza sulla faccia superiore del cilindro contenente il fluido. La prima osservazione è che a parità di forza esercitata se il fluido è un gas si comprimerà molto (diminuisce grandemente il volume totale) mentre se è un liquido la variazione di volume sarà trascurabile come un solido. Se trascuro gli effetti della gravità anche in questo caso (<math>\rho ghS\ll |\vec F|\ </math>), la forza per unità di superficie perde in qualsiasi caso il carattere di direzionalità, troverò infatti che la stessa forza per unità di superficie viene esercitata sia sulla parete di fondo che sulle pareti esterne del recipiente. Se la forma del recipiente cambia non cambia il risultato. Quindi nel caso dei fluidi la forza per unità di superficie (la pressione) ha un carattere scalare eventualmente dipendente dalla coordinata spaziale, ma non dalla direzione, quindi a tutti gli effetti è uno scalare. L'avere trascurato la forza di gravità è una semplificazione spesso non lecita, ad esempio nella atmosfera terrestre la forza di gravità non è affatto trascurabile ed è essa responsabile della pressione media della aria a livello del mare. Risulta naturale, anche se passato di moda, misurare la pressione assumendo come unitaria la pressione dell'aria al livello del mare. Tale unità di misura si chiama '''Atmosfera''' o '''Bar'''. La conversione con il sistema internazionale è: <math>1\ Atm=1.013\times 10^{5}\ Pa</math> Gli strumenti che misurano la pressione dei fluidi si chiamano manometri o barometri. Sono diffusi molti strumenti in grado di misurare con precisione ed accuratezza la pressione dei fluidi. La pressione di un sistema termodinamico è una variabile termodinamica intensiva. Cioè se ho due sistemi termodinamici alla stessa pressione e li unisco insieme il sistema globale avrà una pressione eguale alla pressione dei due. Da un punto di vista microscopico la pressione di un fluido è determinata dagli [[w:Urto_elastico|urti elastici]] che le molecole del fluido esercitano sulle pareti del recipiente. Tali urti sono tanto più frequenti quanto maggiore è la densità del fluido e l'energia cinetica media delle particelle. ==[[w:Temperatura|Temperatura]]== La temperatura è un concetto molto antico, già dai tempi antichi si era provato a descriverla in termini scientifici, ma fu solo grazie all'invenzione del termometro che si poté fare le prime stime numeriche sul suo valore. Esistono molte proprietà fisiche dei corpi che variano con tale quantità oltre a quelle associate con la sensibilità fisiologica del corpo umano. Una delle più semplici è legata alla dilatazione dei liquidi: i termometri a mercurio in cui un liquido (il mercurio) è contenuto in un recipiente capillare di vetro (che subisce una dilatazione trascurabile con la temperatura) è un esempio di un termometro cioè di un misuratore di temperatura. Molte proprietà fisiche (elettriche, magnetiche etc) sono influenzate dalla temperatura per cui abbiamo un notevole numero di termometri. Affrontiamo il problema della scala delle temperature. La scala empirica comune nei paesi occidentali non anglosassoni, è la scala [[w:Celsius|Celsius]] che è basata sulle proprietà dell'acqua al livello del mare. Tale scala assume come <math>^oO\ C</math> la temperatura di solidificazione dell'acqua a pressione atmosferica, e come <math>100\ ^oC</math> la temperatura di ebollizione dell'acqua nelle stesse condizioni di pressione. Esistono altre scale empiriche come quella [[w:Fahrenheit|Fahrenheit]] che considera come circa <math>100\ ^o\ F</math> la temperatura del corpo umano e come <math>^oO\ F</math> la temperatura minima della miscela ghiaccio, acqua, cloruro di ammonio e sale: una miscela frigorifera. Il passaggio dalle due scale è dato da: :<math> T_F=32+\frac 95T_C\ </math> In realtà a tali scale empiriche si preferisce la scala [[w:Kelvin|Kelvin]] che assume come zero della temperatura la minima temperatura per un sistema termodinamico: lo [[w:Zero_assoluto|zero assoluto]] e come intervallo tra gradi quello della scala Celsius. Poiché lo zero assoluto è ad una temperatura di circa <math>-273.15\ ^oC</math> la conversione da gradi <math>Celsius</math> a '''kelvin''' è: :<math>T_K=273,15+T_C\ </math> La temperatura di un gas rarefatto è la misura alla energia cinetica media delle molecole che compongono il gas. Si mostra facilmente che se ho molecole diverse gli urti tendono a distribuire uniformemente tale energia cinetica media: per cui molecole diverse hanno energia cinetica in media eguale. Se le molecole sono monoatomiche questa è la unica forma di energia microscopica. Ma se le molecole sono biatomiche o più complesse bisogna tenere conto di ulteriori gradi di libertà interni al sistema microscopico come quelli rotazionali e vibrazionali (tipo oscillatore armonico). Se poi ho a che a fare con fluidi densi la temperatura è connessa pure alla energia potenziale dovuta alle forze interne. Nel caso estremo di un solido ogni atomo che lo compone si comporta come un oscillatore armonico con 6 gradi di libertà (3 cinetici e 3 dovuti alla energia potenziale elastica). Il concetto di temperatura non è legato in realtà alla materia, ma possiamo definire anche la temperatura del vuoto mediante la cosiddetta radiazione di [[w:Corpo_nero|corpo nero]]. ==[[w:Equilibrio_termodinamico|Equilibrio Termodinamico]]== Si ha l'equilibrio termodinamico di un sistema quando si verifica contemporaneamente l'equilibrio chimico, meccanico e termico. L'equilibrio chimico si ha se non si hanno più reazioni chimiche e la quantità di materia nelle varie parti non varia più nel tempo. L'equilibrio meccanico si ha se la pressione e il volume non cambiano nel tempo. Infine l'equilibrio termico si ha se la temperatura cessa di variare nel tempo. Equilibrio termodinamico di un corpo implica che pressione, densità e temperatura siano uniforme nel suo interno. Consideriamo ad esempio un fiume che è in equilibrio termico con l'ambiente, in ogni punto la temperatura non varia nel tempo, ma che a causa di dell'ingresso di corrente fredda dalla fonte vi è una forte variazione spaziale della temperatura stessa. ==[[w:Principio_zero_della_termodinamica|Principio zero della Termodinamica]]== Il principio zero della termodinamica è un enunciato circa i corpi a contatto in equilibrio termico ed è alla base del concetto di temperatura. L'enunciato di tale principio è che se due sistemi termodinamici sono in equilibrio termico con un terzo, sono in equilibrio termodinamico tra di loro. In altre parole l'equilibrio termodinamico è una proprietà transitiva. Questo principio viene utilizzato per effettuare la misura della temperatura, se viene intesa la temperatura la proprietà che determina l'equilibrio termico tra i corpi. Infatti due corpi sono in equilibrio termico fra loro se sono alla stessa temperatura. Sebbene sia concettualmente un'assunzione basilare, la sua funzione è stata riconosciuta dopo la formulazione del [[w:primo principio della termodinamica|primo]] e [[w:secondo principio della termodinamica| secondo principio della termodinamica]], ed è stato pertanto deciso di attribuirgli il nome di "principio zero" per non cambiare il nome a principi oramai noti. ==Lavoro== [[Image:Piston_force_imposee_colour_Italian.svg|thumb|400px|right|Un gas (in giallo) dentro un pistone]] Il lavoro è in realtà un concetto che è ben definito dalla meccanica. In termodinamica fisica si definisce positivo il lavoro che il sistema compie sui corpi esterni, mentre è negativo quello che i corpi esterni compiono sul sistema. Il caso più semplice da descrivere è quello di un cilindro con un pistone mobile, come in figura. Il sistema in questo caso è un gas in equilibrio termodinamico. Sia <math>p\ </math> la pressione che il gas esercita sulle pareti del recipiente ed in particolare sul pistone. Quindi se <math>S\ </math> è la superficie del cilindro <math>pS\ </math> sarà la forza che il gas esercita sul pistone. Se il pistone si sposta di un tratto infinitesimo <math>dz\ </math>, viene compiuto un lavoro, che solleva il peso (corpo esterno), pari a: :<math>dW=pSdz\ </math> Il questo caso infatti lo spostamento <math>dz\ </math> è parallelo alla forza. Notiamo che in realtà: :<math>dV=Sdz\ </math> Non è altro che l'aumento di volume. Quindi si può scrivere. :<math>dW=pdV\ </math> Il pistone mobile può spostarsi verso l'esterno aumentando il volume del gas: in questo caso si ha una espansione (lavoro positivo). In realtà in un processo di questo genere le forze interne di pressione producono lavoro che facilmente siamo in grado di quantizzare. Il procedimento inverso di riduzione del volume va sotto il nome di compressione. Perché una trasformazione di questo tipo sia reversibile, su tale concetto torneremo nel seguito, non occorre solo che avvenga per successivi stati equilibrio. Ma occorre che all'interno del gas la pressione come le altre variabili termodinamiche non vari (spazialmente), e inoltre che il moto del pistone lungo la parete del cilindro si effettui senza attrito. Infatti non conosciamo nessun processo in cui l'energia meccanica dissipata per attrito possa essere restituita sotto forma di energia meccanica macroscopica, quindi rendendo possibile la reversibilità della trasformazione. Inoltre per avere una trasformazione reversibile occorre che la forza esterna sia istante per istante eguale a quella interna. Quindi se abbiamo un cilindro contenente un gas a pressione diversa da quella dell'ambiente esterno (ad esempio la pressione atmosferica) dovremo bilanciare istante per istante la forza interna con la forza esterna per avere una trasformazione reversibile. Che il lavoro infinitesimo fatto da un gas durante la sua espansione sia pari a <math>dW=pdV\ </math> non dipende dalla forma del recipiente ma non viene qui dimostrato: E. Fermi lo ha dimostrato nel suo libro di termodinamica<ref name=Fermi> E. Fermi, Termodinamica, Boringhieri 1982.</ref>. Il lavoro fatto dalle forze interne è massimo quando la trasformazione è reversibile, solo in tale caso la pressione del gas interno è eguale alla forza esterna agente sul pistone. Se l'espansione avviene troppo rapidamente si crea una variazione di pressione nel cilindro che va dal valore massimo fino alla pressione esterna agente sul cilindro, la forza che agirà sulla superficie di base del cilindro non sarà quella della dovuta alla pressione di equilibrio, ma una forza minore che è pari alla pressione esterna per la superficie del pistone. Se facciamo avvenire la trasformazione per stati di equilibrio dallo stato iniziale <math>A\ </math> alla stato finale <math>B\ </math>, il lavoro finito della trasformazione si ottiene integrando l'equazione [[Image:Lavoro.png|thumb|500px|left|Una trasformazione generica nel piano di Clapeyron con il lavoro eseguito]] :<math>W=\int_A^B PdV\ </math> Con l'integrale esteso a tutta la trasformazione. Per il calcolo del lavoro nel caso dei fluidi omogenei risulta comodo utilizzare come variabili termodinamiche indipendenti: la pressione ed il volume occupato dal fluido. La rappresentazione grafica di tali variabili viene detta piano di Clapeyron. Consideriamo a titolo esemplificativo una trasformazione per stati di equilibrio termodinamico che vada dallo stato <math>A\ </math> allo stato finale <math>B\ </math>, come indicato nella figura. La forma della curva dipende dal tipo di trasformazione considerata con questa rappresentazione il lavoro eseguito dal sistema è dato dall'integrale <math>W=\int_{V_A}^{V_B} PdV\ </math> Dove i volumi <math>V_A\ </math> e <math>V_B\ </math> sono i volumi iniziali e finali degli stati. Questo lavoro viene rappresentato geometricamente dalla curva tratteggiata in figura: il lavoro è positivo se si va da <math>A\ </math> a <math>B\ </math>, mentre è negativo se vado da <math>B\ </math> ad <math>A\ </math>. ==Note== <references/> [[Fisica_classica/Calore| Argomento seguente: Calore]] [[Categoria:Fisica classica]] {{Avanzamento|100%}} osmjeg44qzv1esp3kkdlrst7jdi6cfz 0 8841 498421 498329 2026-05-24T17:22:04Z Pasquale.Carelli 528 /* Forza di Coriolis */ aggiunta figura 498421 wikitext text/x-wiki {{capitolo |Libro=Fisica classica |NomeLibro=Fisica classica |CapitoloPrecedente=Energia e lavoro |NomePaginaCapitoloPrecedente=Fisica_classica/Energia e lavoro |CapitoloSuccessivo=Dinamica dei sistemi di punti materiali |NomePaginaCapitoloSuccessivo=Fisica classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali }} {{fisica classica}} Nei sistemi di riferimento non inerziali le leggi della dinamica assumono una forma modificata e compaiono delle forze dette '''fittizie''' o '''apparenti'''. Queste forze non derivano da interazioni fisiche tra corpi, ma sono una conseguenza dell’accelerazione del sistema di riferimento stesso rispetto a un [[w:Sistema_di_riferimento_inerziale|sistema inerziale]]. È importante osservare che un semplice cambiamento di coordinate — ad esempio dal sistema cartesiano a quello polare — non comporta l’introduzione di forze apparenti, anche se le equazioni del moto possono assumere una forma diversa. Le forze apparenti emergono dunque quando il moto viene descritto in un sistema di riferimento che accelera o ruota rispetto a un sistema inerziale. In tali sistemi la [[Fisica_classica/Dinamica#Seconda_legge_della_dinamica_.28detta_anche_II_legge_di_Newton.29|II legge della dinamica]] continua a valere, purché si introducano opportuni termini aggiuntivi interpretabili come forze apparenti. A seconda del tipo di accelerazione del sistema di riferimento si distinguono quattro principali forze apparenti: * la forza dovuta a un’accelerazione traslazionale del sistema; * la [[w:Forza_centrifuga|forza centrifuga]], che compare nei sistemi in rotazione; * la [[w:Forza_di_Coriolis|forza di Coriolis]], che agisce sui corpi in moto all’interno di un sistema rotante; * la forza dovuta a una velocità angolare variabile del sistema di riferimento. ==Esempi di forze apparenti== Prima di affrontare una trattazione dettagliata delle forze apparenti, è utile considerare alcuni esempi chiarificatori. ===Accelerazione in linea retta=== [[Image:Accelerating car.svg|thumb |250px|left|Figura ''in alto'': una macchina in accelerazione di massa ''M'' con un passeggero di massa ''m''. Figura ''centrale'': descrizione dal punto di vista di un sistema di riferimento inerziale. Figura ''in basso'': descrizione nel sistema di riferimento solidale alla macchina.]] Un esempio intuitivo è quello mostrato nella figura. Una macchina di massa ''M'' accelera in avanti mentre un passeggero di massa ''m'' è seduto al suo interno. Durante l’accelerazione il passeggero avverte una pressione contro il sedile. Il fenomeno può essere descritto in due modi diversi, a seconda del sistema di riferimento scelto. ====Sistema di riferimento inerziale (figura centrale)==== Dal punto di vista di un osservatore esterno, la macchina accelera e il passeggero tende inizialmente a mantenere il proprio stato di quiete per inerzia. Il sedile esercita allora sul passeggero una forza diretta in avanti, che lo accelera insieme alla vettura. Tale forza è la reazione vincolare del sedile. In questo sistema di riferimento non è necessario introdurre alcuna forza apparente: l’accelerazione del passeggero è spiegata interamente dalla forza esercitata dal sedile. ====Sistema di riferimento non inerziale solidale alla macchina (figura in basso)==== Per un osservatore all’interno della vettura il passeggero rimane in quiete. Affinché la [[Fisica_classica/Dinamica#Seconda_legge_della_dinamica_.28detta_anche_II_legge_di_Newton.29|II legge della dinamica]] continui a essere valida, occorre introdurre una forza apparente pari a :<math>\mathbf{F}_{\mathrm{app}}=-m\mathbf{a}</math> diretta all’indietro, cioè opposta all’accelerazione della macchina. Questa forza apparente bilancia la forza esercitata dal sedile, giustificando così lo stato di quiete del passeggero nel riferimento della vettura. Nel sistema inerziale compare quindi soltanto la forza reale esercitata dal sedile sul passeggero, mentre nel sistema non inerziale la situazione viene descritta mediante due forze opposte: la forza reale del sedile e la forza apparente dovuta all’accelerazione del sistema di riferimento. Mentre nel sistema inerziale vi è solo la forza propulsiva della macchina che accelera la vettura e con essa il sedile rigidamente connesso, mentre la spinta del sedile agisce sul passeggero che si muove assieme la vettura. Nel sistema di riferimento non inerziale, la vettura in moto, lo stato di quiete è giustificato da due forze eguali ed opposte: quella fittizia del passeggero contro il sedile e quella del sedile contro il passeggero. La spiegazione fisica è più semplice nel sistema inerziale, ma la formulazione matematica potrebbe essere più complicata nel sistema inerziale. In questo caso specifico non vi è differenza di calcolo nei due sistemi di riferimento. Questo esempio mostra come le forze apparenti non rappresentino interazioni fisiche reali, ma derivino esclusivamente dalla scelta di un sistema di riferimento accelerato. In alcuni casi l’uso di un sistema non inerziale può rendere più semplice la descrizione matematica del fenomeno. === [[w:Forza_centrifuga|Forza centrifuga]] === Un effetto simile si ha nel moto lungo un circuito circolare di una macchina. Dal punto di vista di un sistema di riferimento sulla strada si osserva un moto circolare della macchina. Quando lo stesso fenomeno è osservato in un sistema sulla macchina appare una forza apparente detta forza centrifuga. Se la macchina si muove a velocità costante lungo il tratto di strada circolare, gli occupanti della macchina si sentono spinti in fuori dal centro di rotazione dalla forza centrifuga. Anche in questo caso il fenomeno può essere visto dal punto di vista del sistema inerziale e da quello non inerziale solidale con la macchina. ====Sistema di riferimento inerziale (solidale alla strada)==== La macchina si muove di moto circolare uniforme e possiede quindi un’accelerazione diretta verso il centro della curva, detta accelerazione centripeta. Sebbene il modulo della velocità resti costante, la sua direzione cambia continuamente, rendendo necessaria una forza centripeta. Nel caso dell’automobile tale forza è fornita principalmente dall’attrito statico tra pneumatici e strada. Anche il passeggero deve essere soggetto a una forza diretta verso il centro della curva per seguire il moto della vettura; questa forza è esercitata dal sedile tramite attrito e pressione laterale. ====Sistema di riferimento non inerziale solidale alla macchina==== Per un osservatore all’interno dell’auto il passeggero risulta in quiete. Per spiegare questa situazione si introduce allora una forza apparente, la forza centrifuga, diretta verso l’esterno della curva. Essa è bilanciata dalla forza esercitata dal sedile sul passeggero, che impedisce al corpo di scivolare lateralmente verso la portiera. In questo riferimento le due forze si compensano e il passeggero appare fermo. Anche in questo caso la forza centrifuga non corrisponde a un’interazione fisica reale, ma nasce esclusivamente dall’osservazione del moto in un sistema di riferimento accelerato, cioè in rotazione insieme alla macchina. === [[w:Forza_di_Coriolis|Forza di Coriolis]] === [[File:Corioliskraftanimation.gif|thumb|Nel riferimento inerziale (parte superiore del disegno) la pallina nera si muove su una retta. Invece un osservatore (punto rosso) che sta sul sistema ruotante non inerziale (parte inferiore del disegno) vede che l'oggetto descrive una traiettoria curva dovuta alla forza di Coriolis e alla forza centrifuga presente in tale sistema di riferimento.]] La forza di Coriolis compare nei sistemi di riferimento in rotazione quando un corpo è in movimento rispetto al sistema stesso. Un esempio classico è quello della caduta di un oggetto dalla cima di una torre. Se un corpo viene lasciato cadere da una torre alta 50 m alla latitudine dell’Italia, trascurando l’attrito dell’aria esso raggiunge il suolo in un punto spostato di circa 7,7 mm verso est rispetto alla verticale della torre. Dal punto di vista di un osservatore solidale con la Terra — che costituisce un sistema di riferimento rotante e quindi non inerziale — tale deviazione è attribuita alla forza apparente di Coriolis, che modifica la traiettoria del corpo. Per un osservatore inerziale, invece, il corpo si muove lungo una traiettoria praticamente rettilinea, mentre è la Terra che, durante il tempo di caduta, ruota sotto di esso. La forza di Coriolis dipende dalla velocità del corpo rispetto al sistema di riferimento rotante: se il corpo è fermo rispetto alla Terra, la forza di Coriolis è nulla. Per questo motivo essa si manifesta soltanto quando vi è un moto relativo all’interno del sistema rotante. L’intensità dell’effetto varia inoltre con la latitudine. Ai poli la deviazione sarebbe nulla, poiché la velocità del corpo risulta parallela all’asse di rotazione terrestre; all’equatore, invece, la deviazione sarebbe massima. [[File:Coriolis_effect09.png|thumb |500px|left|Schema della formazione di un tifone tropicale.]] Un altro importante esempio della forza di Coriolis riguarda la dinamica dell’atmosfera e la formazione dei cicloni. Quando masse d’aria convergono verso una zona di bassa pressione, la rotazione terrestre devia le correnti d’aria: * nell’emisfero boreale le correnti vengono deviate verso destra rispetto alla direzione del moto; * nell’emisfero australe vengono deviate verso sinistra. Come conseguenza, i vortici atmosferici ruotano in senso antiorario nell’emisfero nord e in senso orario nell’emisfero sud. L’effetto aumenta con la velocità delle correnti d’aria e diventa significativo solo su scale spaziali molto grandi, come quelle meteorologiche. È invece una [[w:leggenda metropolitana|leggenda metropolitana]] l’idea che la forza di Coriolis determini il verso di rotazione dell’acqua che defluisce da un lavandino. In questi casi le dimensioni del sistema sono troppo piccole e l’effetto della forza di Coriolis è trascurabile rispetto ad altre cause, come la forma del recipiente o i moti residui dell’acqua. ===Forza di trascinamento angolare (o forza di Eulero)=== Quando un corpo si muove lungo una traiettoria circolare con velocità angolare variabile, il sistema di riferimento solidale con il corpo in rotazione non è solo accelerato, ma anche angolarmente accelerato. In questa situazione, oltre alla forza centrifuga, compare una seconda forza apparente, detta forza di trascinamento angolare (o forza di Eulero). ====Sistema non inerziale (solidale all’auto)==== Se la velocità angolare aumenta, il passeggero percepisce una forza apparente diretta all’indietro, che lo spinge contro lo schienale del sedile. Se invece la velocità angolare diminuisce, la forza apparente è diretta in avanti, e il passeggero tende a essere proiettato verso il parabrezza. L’effetto è del tutto analogo a ciò che avviene nel moto rettilineo accelerato o decelerato: la forza apparente compensa l’accelerazione del sistema, permettendo al passeggero di applicare le leggi di Newton come se fosse in un sistema inerziale. ====Sistema inerziale solidale alla strada==== Per un osservatore esterno, non compaiono forze misteriose: la forza centrifuga è semplicemente l’effetto dell’accelerazione centripeta necessaria a mantenere la traiettoria circolare; la variazione della velocità angolare implica una accelerazione angolare, che produce una componente tangenziale dell’accelerazione del passeggero. La forza che il passeggero “sente” non è altro che la reazione del sedile che fornisce l’accelerazione tangenziale richiesta. == Formulazione analitica== [[File:Moving coordinate system.svg|thumb|400px|left| Un punto materiale in posizione '''x'''_A nel sistema di riferimento inerziale '''A''' ha coordinate '''x'''_B nel sistema non inerziale '''B'''. L’origine di '''B''' si trova nella posizione '''X'''_AB rispetto al sistema '''A'''. L’orientazione del sistema '''B''' è determinata dai versori '''u''''_j, con ''j'' = (1, 2, 3), associati ai suoi assi coordinati. Nella figura tali versori sono rappresentati in blu. Le coordinate del punto nel sistema '''B''' sono quindi '''x'''_B = (x'₁, x'₂, x'₃)]] La figura a fianco aiuta a introdurre la formulazione analitica del moto relativo tra un sistema inerziale e uno non inerziale. Consideriamo un punto materiale di massa ''m'' e posizione '''x'''_A(t) rispetto a un sistema di riferimento inerziale '''A'''. Introduciamo quindi un sistema di riferimento non inerziale '''B''', la cui origine occupa la posizione '''X'''_AB nel sistema inerziale '''A'''. Nel riferimento '''B''' il punto materiale ha posizione '''x'''_B(t). Lo scopo è determinare le forze apparenti che compaiono nel sistema di riferimento '''B'''. Gli assi del sistema '''B''' sono individuati dai versori '''u''''_j, con ''j'' = (1, 2, 3). La posizione del punto materiale nel sistema non inerziale può quindi essere espressa come: :<math>\mathbf{x}_{\mathrm{B}} = \sum_{j=1}^3 x'_j \mathbf{u'}_j</math> La posizione dello stesso punto nel sistema inerziale '''A''' risulta invece: {{Equazione|eq=<math>\mathbf{x}_{\mathrm{A}} = \mathbf{X}_{\mathrm{AB}} + \sum_{j=1}^3 x'_j \mathbf{u'}_j</math>|id=1}} Il vettore '''X'''_AB descrive esclusivamente la posizione dell’origine del sistema '''B''' rispetto ad '''A'''; esso non contiene informazioni sull’eventuale rotazione del riferimento non inerziale. La rotazione del sistema '''B''' è infatti interamente descritta dall’evoluzione temporale dei versori '''u''''_j. Se il sistema '''B''' ruota rispetto a '''A''', tali versori cambiano direzione nel tempo e quindi la loro derivata temporale non è nulla. == Velocità relativa == Quindi facendo la derivata temporale della posizione istantanea (1) si ha la velocità del punto materiale: :<math> \frac {d \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt} =\frac{d \mathbf{X}_\mathrm{AB}}{dt} + \sum_{j=1}^3 \frac{dx'_j}{dt} \mathbf{u'}_j + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} \ . </math> Il primo termine è la velocità con cui si sposta l'origine di B ('''v'''_AB). Il secondo termine è la velocità del punto materiale, cioè '''v''''_B nel sistema di riferimento B, quindi possiamo scrivere: {{Equazione|eq=<math> \frac {d \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt} =\mathbf{v}_\mathrm{AB}+ \mathbf{v'}_\mathrm{B} + \sum_{j=1}^3 x_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} </math>|id=2}} L'interpretazione di questa equazione è che la velocità del punto materiale vista dall'osservatore in '''A''' consiste di quella che l'osservatore in '''B''' chiama velocità, cioè '''v''''_B, più due termini aggiuntivi uno dovuto alla velocità dell'origine e l'altro dovuto alla rotazione del sistema di riferimento, l'effetto di quest'ultimo termine, che si ha se il sistema non inerziale ruota, è tanto più grande quanto il punto materiale è lontano dall'origine in '''B''' . == Accelerazione relativa == Per ottenere l'accelerazione bisogna fare una ulteriore derivata nel tempo: :<math> \frac {d^2 \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt^2} = \mathbf{a}_\mathrm{AB}+\frac {d\mathbf{v'}_\mathrm{B}}{dt} + \sum_{j=1}^3 \frac {dx'_j}{dt} \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}=\mathbf{a}_\mathrm{AB}+\frac {d\mathbf{v'}_\mathrm{B}}{dt} + \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}. </math> Usando la stessa formula già usata per la derivata temporale di '''x'''_B, le derivata della velocità ('''v'''_B) in forma esplicita diviene: :<math>\frac {d\mathbf{v'}_\mathrm{B}}{dt} =\sum_{j=1}^3 \frac{d v'_j}{dt} \mathbf{u'}_j+ \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} =\mathbf{a'}_\mathrm{B} + \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt}</math> Di conseguenza: {{Equazione|eq=<math> \frac {d^2 \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt^2}=\mathbf{a}_\mathrm{AB}+\mathbf{a'}_\mathrm{B} + 2\ \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}</math>|id=3}} = Forze apparenti= Moltiplicando per la massa si ha che: {{Equazione|eq=<math>\mathbf{F}_\mathrm{A} = m\mathbf{a}_\mathrm{AB}+\mathbf{F'}_\mathrm{B}+ 2m \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + m \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}</math>|id=4}} La forza osservata nel riferimento '''B''', '''F'''_B = ''m'''''a'''_B è dovuta alla forza reale , '''F'''_A, da: :<math>\mathbf{F'}_\mathrm{B} = \mathbf{F}_\mathrm{A} + \mathbf{F'}_{\mbox{apparenti}},</math> dove: {{Equazione|eq=<math> \mathbf{F'}_{\mbox{apparenti}} = -m\mathbf{a}_\mathrm{AB} - 2m\sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} - m \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}\ </math>|id=5}} La prima forza apparente è dovuta all'accelerazione dell'origine di B; il secondo termine è la cosiddetta accelerazione di Coriolis (il fattore due deriva da due contributi diversi come ricavato con la derivazione analitica); il terzo termine contiene sia la accelerazione centrifuga che l'eventuale accelerazione angolare. La seconda legge della dinamica vale anche per le forze apparenti, che possono essere considerate forze a tutti gli effetti. Alcuni casi particolari permettono di esplicitare meglio le cose. ==Sistema di riferimento accelerato su una traiettoria rettilinea== Se la traiettoria è rettilinea, l'espressione delle forze apparenti diventa: {{Equazione|eq=<math>\mathbf{F'}_{\mbox{apparenti}} = -m\mathbf{a}_\mathrm{AB} \ . </math>|id=6}} Questo è il caso ad esempio di un ascensore che accelera verso l'alto con accelerazione <math>a_{asc}\ </math>; la forza che sentono i passeggeri è quindi: :<math>\mathbf{F'}_{B} = -mg-ma_{asc}</math> A cui si oppone la reazione vincolare del pavimento, ma se ponessimo una bilancia vedremmo, che mentre l'ascensore è in accelerazione in salita il peso aumenta. Nella fase di accelerazione in discesa si ha la cosa opposta, diminuisce la forza peso, al limite se la accelerazione è pari alla forza peso (l'ascensore in caduta libera) non sentiremmo nessuna forza peso. Tre esercizi chiariscono meglio quello di cui si parla: [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Moti_relativi#1._Vagone|Vagone di un treno]], [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Moti_relativi#2._Ascensore|Ascensore]], [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Moti_relativi##4._Luce|Luce che cade]]. ==Sistema di riferimento ruotante== Una situazione comune è quando il sistema di riferimento ruota. A causa di tale rotazione il sistema di riferimento '''B''' non è inerziale, dovuto al fatto che per avere rotazione è necessaria una accelerazione, quindi in questo caso se ci si mette nel riferimento in rotazione sono sempre presenti forze apparenti. Per derivare l'espressione delle forze apparenti, è necessario esplicitare le derivate dei versori delle coordinate del sistema in rotazione. Se la rotazione del sistema ''B'' è rappresentata da un vettore '''Ω''' che punta lungo l'asse di rotazione con direzione determinata dalla [[w:Regola_della_mano_destra|regola della mano destra]] e con ampiezza data da: :<math> |\boldsymbol{\Omega} | = \frac {d \theta }{dt} = \omega (t), </math> Allora la derivata prima temporale dei tre versori che descrivono il sistema '''B''' è: :<math> \frac {d \mathbf{u'}_j (t)}{dt} = \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{u'}_j (t) </math> La derivata seconda temporale è: :<math>\frac {d^2 \mathbf{u'}_j (t)}{dt^2}= \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{u'}_j +\boldsymbol{\Omega} \times \frac{d \mathbf{u'}_j (t)}{dt} = \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{u'}_j+ \boldsymbol{\Omega} \times \left[ \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{u'}_j (t) \right] </math> abbiamo usato le regole del prodotto vettoriale. Queste derivate sono sostituite nella espressione finale della [[Fisica_classica/Moti_relativi#Accelerazione_relativa|accelerazione relativa]] ponendo '''a'''_AB = 0 (escludendo traslazione dell'origine e ponendo l'accento sulla sola rotazione): :<math> \frac {d^2 \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt^2}=\mathbf{a'}_\mathrm{B} + 2\sum_{j=1}^3 v'_j \ \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2},</math> :<math>\mathbf{a}_\mathrm{A} = \mathbf{a'}_\mathrm{B} +\ 2\sum_{j=1}^3 v'_j \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{u'}_j (t) + \sum_{j=1}^3 x_j \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{u'}_j \ + \sum_{j=1}^3 x'_j \boldsymbol{\Omega} \times \left[ \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{u'}_j (t) \right]</math> :<math>=\mathbf{a'}_\mathrm{B} + 2 \boldsymbol{\Omega} \times\sum_{j=1}^3 v'_j \mathbf{u'}_j (t) + \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \sum_{j=1}^3 x'_j \mathbf{u'}_j + \boldsymbol{\Omega} \times \left[\boldsymbol{\Omega} \times \sum_{j=1}^3 x'_j \mathbf{u'}_j (t) \right].</math> Riunendo i termini, ed esprimendo in funzione di '''a''''_B, si ha che: {{Equazione|eq=<math>\mathbf{a'}_B=\mathbf{a}_A - 2\boldsymbol{\Omega} \times\mathbf{v'}_\mathrm{B} - \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{x'}_\mathrm{B} - \boldsymbol{\Omega} \times \left(\boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{x'}_B \right)\ .</math>|id=7}} L'accelerazione '''a'''_A è quella che si osserva nel sistema inerziale A ed è dovuta alle forze esterne reali, mentre l'accelerazione '''a''''_B vista nel sistema ruotante '''B''' ha parecchi termini aggiuntivi oltre a questo :<math> -2\boldsymbol{\Omega} \times\mathbf{v'}_\mathrm{B}\ </math> è l'accelerazione di Coriolis normale alla direzione di <math> \boldsymbol{\Omega} </math> (velocità angolare del sistema B) e di <math> \mathbf{v'}_\mathrm{B}\ </math> (velocità del punto materiale nel sistema B). La forza di Coriolis quindi è una forza che fa deviare dalla traiettoria rettilinea che non fa lavoro e la cui azione è tanto maggiore quanto maggiore è <math> \mathbf{v'}_\mathrm{B} </math>. :<math> - \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{x'}_\mathrm{B} </math> è nella stessa direzione del moto e dipende dalla variazione nel tempo della velocità angolare del sistema di riferimento ruotante. Se la velocità angolare è costante, come nel moto dei pianeti intorno al proprio asse, tale termine è nullo. :<math>-\boldsymbol{\Omega} \times \left(\boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{x'}_B \right)\ </math> è la cosiddetta accelerazione centrifuga, infatti sviluppando i prodotti vettoriali, si può far vedere come sia sul piano passante per il centro di rotazione ma diretta verso l'esterno. La forza netta sul punto materiale secondo gli osservatori sul sistema ruotante vale '''F''''_B = ''m'''''a''''_B. Se le loro osservazioni sono il risultato dell'applicazione della seconda legge della dinamica, debbono considerare che la forza addizionale '''F''''_app è presente, così che alla fine '''F''''_B = '''F'''_A + '''F''''_app. In poche parole, le forze apparenti dagli osservatori nel sistema '''B''' per fornire il comportamento previsto dalle leggi della dinamica è: {{Equazione|eq=<math> \mathbf{F'}_{\mathrm{app}} = - 2 m \boldsymbol\Omega \times \mathbf{v'}_\mathrm{B} - m \boldsymbol\Omega \times (\boldsymbol\Omega \times \mathbf{x'}_\mathrm{B}) - m \frac{d \boldsymbol\Omega}{dt} \times \mathbf{x'}_\mathrm{B}. </math>|id=8}} La terra è un sistema di riferimento ruotante con velocità angolare <math> \boldsymbol\Omega =7.292116\cdot 10^{-5}\ rad/s</math> che può essere considerata costante, essendo la sua derivata temporale solamente: :<math>\frac{d \boldsymbol\Omega}{dt}=-6.7\cdot 10^{-22}\ rad/s^2</math> La Terra rallenta a causa dell’attrito mareale con la Luna. Cioè in 4 miliardi di anni il giorno è passato da circa 12 ore alle 24 ore attuali. Essendo il valore della accelerazione angolare così piccolo, sulla terra, quindi, non vi è nessun effetto misurabile dovuto alla variazione della velocità angolare, ma invece la forza apparente centrifuga è evidente in quanto apparentemente la forza peso è inferiore all'equatore rispetto ai poli (l'effetto non è molto vistoso a causa della non perfetta sfericità della terra che è schiacciata ai poli). La forza di Coriolis è molto evidente quando si hanno oggetti con velocità relativa molto alta rispetto alla terra in direzione non parallela all'asse di rotazione. == Sistema di riferimento orbitante == [[Image:Orbiter.PNG|thumb|250px|Un sistema di riferimento orbitante ma con orientazione fissata ''B'', mostrato a tre istanti differenti. I vettore unitari '''u'''_j, j = 1, 2, 3 non ruotano, ma mantengo una orientazione fissata, mentre l'origine del sistema di coordinate ''B'' si muove a velocità angolare costante ω attorno all'asse fisso '''Ω'''. AxL'asse '''Ω''' passa attraverso l'origine del sistema inerziale ''A'', l'origine del sistema ''B'' è ad una distanza fissa ''R'' dall'origine del sistema inerziale ''A''.]] In questo esempio, supponiamo che il sistema di coordinate mobile ''B'' ruota su un cerchio di raggio ''R'' attorno all'origine del sistema inerziale fisso ''A'', ma mantiene i suoi assi delle coordinate fissi in orientazione come mostrato nella figura a fianco. L'accelerazione di un punto materiale è quindi: :<math> \frac {d^2 \mathbf{x}_{A}}{dt^2}=\mathbf{a}_{AB}+\mathbf{a'}_{B} + 2\ \sum_{j=1}^3 v'_j \ \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} </math>&ensp;<math>+ \sum_{j=1}^3 x'_j \ \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}\ . </math> ::<math>=\mathbf{a}_{AB}\ +\mathbf{a'}_B\ , </math> Le sommatorie sono nulle in quanto i versori non hanno dipendenza dal tempo Per esplicitare <math>\mathbf{a}_{AB}</math>, si consideri che l'origine del sistema ''B'' è posta rispetto ad ''A'' in: :<math>\mathbf{X}_{AB} = R \left( \cos ( \omega t) , \ \sin (\omega t) \right) \ ,</math> da questo la velocità dell'origine di ''B'' vale: :<math>\mathbf{v}_{AB} = \frac{d}{dt} \mathbf{X}_{AB} = \mathbf{\Omega \times X}_{AB} \ , </math> infine l'accelerazione dell'origine di ''B'' vale: :<math>\mathbf{a}_{AB} = \frac{d^2}{dt^2} \mathbf{X}_{AB} </math>&ensp;<math>= \mathbf{ \Omega \ \times } \left( \mathbf{ \Omega \times X}_{AB}\right) </math>&ensp;<math>= - \omega^2 \mathbf{X}_{AB} \ .</math> Quindi nel sistema di riferimento ''B'' deve essere introdotta una forza apparente, che è diretta radialmente in fuori dal centro di rotazione: :<math>\mathbf{F'}_{\mathrm{app}} = m \omega^2 \mathbf{X}_{AB} \ , </math> di ampiezza: :<math>|\mathbf{F'}_{\mathrm{app}}| = m \omega^2 R \ . </math> Nel caso del sistema ruotante la forza centrifuga dipendeva dalla distanza delle varie parti dall'origine di '''B''', nel sistema orbitante questa forza apparente dipende dalla distanza del centro di '''B''' dal suo centro di rotazione. Quindi oggetti diversi che si trovano nel sistema orbitante '''B''' sentono la stessa forza centrifuga. =Bibliografia= * {{cita libro||P. Mazzoldi, M. Nigro e C. Voci|Elementi di Fisica (Meccanica e Termodinamica)|2007|Edises|ISBN 978-88-7959-418-9|ed=2}} *{{cita libro|{{en}} K. R. Lang|Astrophysical Data: Planets and Stars|1992|Springler-Verlag}} [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali| Argomento seguente: Dinamica dei sistemi di punti materiali]] [[Categoria:Fisica classica]] {{Avanzamento|100%}} t11cov1628xl3gjd8xgjcmd2nx1p5vq 498457 498421 2026-05-25T10:32:34Z Pasquale.Carelli 528 /* Forze apparenti */ corretta formula e aggiunta frase 498457 wikitext text/x-wiki {{capitolo |Libro=Fisica classica |NomeLibro=Fisica classica |CapitoloPrecedente=Energia e lavoro |NomePaginaCapitoloPrecedente=Fisica_classica/Energia e lavoro |CapitoloSuccessivo=Dinamica dei sistemi di punti materiali |NomePaginaCapitoloSuccessivo=Fisica classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali }} {{fisica classica}} Nei sistemi di riferimento non inerziali le leggi della dinamica assumono una forma modificata e compaiono delle forze dette '''fittizie''' o '''apparenti'''. Queste forze non derivano da interazioni fisiche tra corpi, ma sono una conseguenza dell’accelerazione del sistema di riferimento stesso rispetto a un [[w:Sistema_di_riferimento_inerziale|sistema inerziale]]. È importante osservare che un semplice cambiamento di coordinate — ad esempio dal sistema cartesiano a quello polare — non comporta l’introduzione di forze apparenti, anche se le equazioni del moto possono assumere una forma diversa. Le forze apparenti emergono dunque quando il moto viene descritto in un sistema di riferimento che accelera o ruota rispetto a un sistema inerziale. In tali sistemi la [[Fisica_classica/Dinamica#Seconda_legge_della_dinamica_.28detta_anche_II_legge_di_Newton.29|II legge della dinamica]] continua a valere, purché si introducano opportuni termini aggiuntivi interpretabili come forze apparenti. A seconda del tipo di accelerazione del sistema di riferimento si distinguono quattro principali forze apparenti: * la forza dovuta a un’accelerazione traslazionale del sistema; * la [[w:Forza_centrifuga|forza centrifuga]], che compare nei sistemi in rotazione; * la [[w:Forza_di_Coriolis|forza di Coriolis]], che agisce sui corpi in moto all’interno di un sistema rotante; * la forza dovuta a una velocità angolare variabile del sistema di riferimento. ==Esempi di forze apparenti== Prima di affrontare una trattazione dettagliata delle forze apparenti, è utile considerare alcuni esempi chiarificatori. ===Accelerazione in linea retta=== [[Image:Accelerating car.svg|thumb |250px|left|Figura ''in alto'': una macchina in accelerazione di massa ''M'' con un passeggero di massa ''m''. Figura ''centrale'': descrizione dal punto di vista di un sistema di riferimento inerziale. Figura ''in basso'': descrizione nel sistema di riferimento solidale alla macchina.]] Un esempio intuitivo è quello mostrato nella figura. Una macchina di massa ''M'' accelera in avanti mentre un passeggero di massa ''m'' è seduto al suo interno. Durante l’accelerazione il passeggero avverte una pressione contro il sedile. Il fenomeno può essere descritto in due modi diversi, a seconda del sistema di riferimento scelto. ====Sistema di riferimento inerziale (figura centrale)==== Dal punto di vista di un osservatore esterno, la macchina accelera e il passeggero tende inizialmente a mantenere il proprio stato di quiete per inerzia. Il sedile esercita allora sul passeggero una forza diretta in avanti, che lo accelera insieme alla vettura. Tale forza è la reazione vincolare del sedile. In questo sistema di riferimento non è necessario introdurre alcuna forza apparente: l’accelerazione del passeggero è spiegata interamente dalla forza esercitata dal sedile. ====Sistema di riferimento non inerziale solidale alla macchina (figura in basso)==== Per un osservatore all’interno della vettura il passeggero rimane in quiete. Affinché la [[Fisica_classica/Dinamica#Seconda_legge_della_dinamica_.28detta_anche_II_legge_di_Newton.29|II legge della dinamica]] continui a essere valida, occorre introdurre una forza apparente pari a :<math>\mathbf{F}_{\mathrm{app}}=-m\mathbf{a}</math> diretta all’indietro, cioè opposta all’accelerazione della macchina. Questa forza apparente bilancia la forza esercitata dal sedile, giustificando così lo stato di quiete del passeggero nel riferimento della vettura. Nel sistema inerziale compare quindi soltanto la forza reale esercitata dal sedile sul passeggero, mentre nel sistema non inerziale la situazione viene descritta mediante due forze opposte: la forza reale del sedile e la forza apparente dovuta all’accelerazione del sistema di riferimento. Mentre nel sistema inerziale vi è solo la forza propulsiva della macchina che accelera la vettura e con essa il sedile rigidamente connesso, mentre la spinta del sedile agisce sul passeggero che si muove assieme la vettura. Nel sistema di riferimento non inerziale, la vettura in moto, lo stato di quiete è giustificato da due forze eguali ed opposte: quella fittizia del passeggero contro il sedile e quella del sedile contro il passeggero. La spiegazione fisica è più semplice nel sistema inerziale, ma la formulazione matematica potrebbe essere più complicata nel sistema inerziale. In questo caso specifico non vi è differenza di calcolo nei due sistemi di riferimento. Questo esempio mostra come le forze apparenti non rappresentino interazioni fisiche reali, ma derivino esclusivamente dalla scelta di un sistema di riferimento accelerato. In alcuni casi l’uso di un sistema non inerziale può rendere più semplice la descrizione matematica del fenomeno. === [[w:Forza_centrifuga|Forza centrifuga]] === Un effetto simile si ha nel moto lungo un circuito circolare di una macchina. Dal punto di vista di un sistema di riferimento sulla strada si osserva un moto circolare della macchina. Quando lo stesso fenomeno è osservato in un sistema sulla macchina appare una forza apparente detta forza centrifuga. Se la macchina si muove a velocità costante lungo il tratto di strada circolare, gli occupanti della macchina si sentono spinti in fuori dal centro di rotazione dalla forza centrifuga. Anche in questo caso il fenomeno può essere visto dal punto di vista del sistema inerziale e da quello non inerziale solidale con la macchina. ====Sistema di riferimento inerziale (solidale alla strada)==== La macchina si muove di moto circolare uniforme e possiede quindi un’accelerazione diretta verso il centro della curva, detta accelerazione centripeta. Sebbene il modulo della velocità resti costante, la sua direzione cambia continuamente, rendendo necessaria una forza centripeta. Nel caso dell’automobile tale forza è fornita principalmente dall’attrito statico tra pneumatici e strada. Anche il passeggero deve essere soggetto a una forza diretta verso il centro della curva per seguire il moto della vettura; questa forza è esercitata dal sedile tramite attrito e pressione laterale. ====Sistema di riferimento non inerziale solidale alla macchina==== Per un osservatore all’interno dell’auto il passeggero risulta in quiete. Per spiegare questa situazione si introduce allora una forza apparente, la forza centrifuga, diretta verso l’esterno della curva. Essa è bilanciata dalla forza esercitata dal sedile sul passeggero, che impedisce al corpo di scivolare lateralmente verso la portiera. In questo riferimento le due forze si compensano e il passeggero appare fermo. Anche in questo caso la forza centrifuga non corrisponde a un’interazione fisica reale, ma nasce esclusivamente dall’osservazione del moto in un sistema di riferimento accelerato, cioè in rotazione insieme alla macchina. === [[w:Forza_di_Coriolis|Forza di Coriolis]] === [[File:Corioliskraftanimation.gif|thumb|Nel riferimento inerziale (parte superiore del disegno) la pallina nera si muove su una retta. Invece un osservatore (punto rosso) che sta sul sistema ruotante non inerziale (parte inferiore del disegno) vede che l'oggetto descrive una traiettoria curva dovuta alla forza di Coriolis e alla forza centrifuga presente in tale sistema di riferimento.]] La forza di Coriolis compare nei sistemi di riferimento in rotazione quando un corpo è in movimento rispetto al sistema stesso. Un esempio classico è quello della caduta di un oggetto dalla cima di una torre. Se un corpo viene lasciato cadere da una torre alta 50 m alla latitudine dell’Italia, trascurando l’attrito dell’aria esso raggiunge il suolo in un punto spostato di circa 7,7 mm verso est rispetto alla verticale della torre. Dal punto di vista di un osservatore solidale con la Terra — che costituisce un sistema di riferimento rotante e quindi non inerziale — tale deviazione è attribuita alla forza apparente di Coriolis, che modifica la traiettoria del corpo. Per un osservatore inerziale, invece, il corpo si muove lungo una traiettoria praticamente rettilinea, mentre è la Terra che, durante il tempo di caduta, ruota sotto di esso. La forza di Coriolis dipende dalla velocità del corpo rispetto al sistema di riferimento rotante: se il corpo è fermo rispetto alla Terra, la forza di Coriolis è nulla. Per questo motivo essa si manifesta soltanto quando vi è un moto relativo all’interno del sistema rotante. L’intensità dell’effetto varia inoltre con la latitudine. Ai poli la deviazione sarebbe nulla, poiché la velocità del corpo risulta parallela all’asse di rotazione terrestre; all’equatore, invece, la deviazione sarebbe massima. [[File:Coriolis_effect09.png|thumb |500px|left|Schema della formazione di un tifone tropicale.]] Un altro importante esempio della forza di Coriolis riguarda la dinamica dell’atmosfera e la formazione dei cicloni. Quando masse d’aria convergono verso una zona di bassa pressione, la rotazione terrestre devia le correnti d’aria: * nell’emisfero boreale le correnti vengono deviate verso destra rispetto alla direzione del moto; * nell’emisfero australe vengono deviate verso sinistra. Come conseguenza, i vortici atmosferici ruotano in senso antiorario nell’emisfero nord e in senso orario nell’emisfero sud. L’effetto aumenta con la velocità delle correnti d’aria e diventa significativo solo su scale spaziali molto grandi, come quelle meteorologiche. È invece una [[w:leggenda metropolitana|leggenda metropolitana]] l’idea che la forza di Coriolis determini il verso di rotazione dell’acqua che defluisce da un lavandino. In questi casi le dimensioni del sistema sono troppo piccole e l’effetto della forza di Coriolis è trascurabile rispetto ad altre cause, come la forma del recipiente o i moti residui dell’acqua. ===Forza di trascinamento angolare (o forza di Eulero)=== Quando un corpo si muove lungo una traiettoria circolare con velocità angolare variabile, il sistema di riferimento solidale con il corpo in rotazione non è solo accelerato, ma anche angolarmente accelerato. In questa situazione, oltre alla forza centrifuga, compare una seconda forza apparente, detta forza di trascinamento angolare (o forza di Eulero). ====Sistema non inerziale (solidale all’auto)==== Se la velocità angolare aumenta, il passeggero percepisce una forza apparente diretta all’indietro, che lo spinge contro lo schienale del sedile. Se invece la velocità angolare diminuisce, la forza apparente è diretta in avanti, e il passeggero tende a essere proiettato verso il parabrezza. L’effetto è del tutto analogo a ciò che avviene nel moto rettilineo accelerato o decelerato: la forza apparente compensa l’accelerazione del sistema, permettendo al passeggero di applicare le leggi di Newton come se fosse in un sistema inerziale. ====Sistema inerziale solidale alla strada==== Per un osservatore esterno, non compaiono forze misteriose: la forza centrifuga è semplicemente l’effetto dell’accelerazione centripeta necessaria a mantenere la traiettoria circolare; la variazione della velocità angolare implica una accelerazione angolare, che produce una componente tangenziale dell’accelerazione del passeggero. La forza che il passeggero “sente” non è altro che la reazione del sedile che fornisce l’accelerazione tangenziale richiesta. == Formulazione analitica== [[File:Moving coordinate system.svg|thumb|400px|left| Un punto materiale in posizione '''x'''_A nel sistema di riferimento inerziale '''A''' ha coordinate '''x'''_B nel sistema non inerziale '''B'''. L’origine di '''B''' si trova nella posizione '''X'''_AB rispetto al sistema '''A'''. L’orientazione del sistema '''B''' è determinata dai versori '''u''''_j, con ''j'' = (1, 2, 3), associati ai suoi assi coordinati. Nella figura tali versori sono rappresentati in blu. Le coordinate del punto nel sistema '''B''' sono quindi '''x'''_B = (x'₁, x'₂, x'₃)]] La figura a fianco aiuta a introdurre la formulazione analitica del moto relativo tra un sistema inerziale e uno non inerziale. Consideriamo un punto materiale di massa ''m'' e posizione '''x'''_A(t) rispetto a un sistema di riferimento inerziale '''A'''. Introduciamo quindi un sistema di riferimento non inerziale '''B''', la cui origine occupa la posizione '''X'''_AB nel sistema inerziale '''A'''. Nel riferimento '''B''' il punto materiale ha posizione '''x'''_B(t). Lo scopo è determinare le forze apparenti che compaiono nel sistema di riferimento '''B'''. Gli assi del sistema '''B''' sono individuati dai versori '''u''''_j, con ''j'' = (1, 2, 3). La posizione del punto materiale nel sistema non inerziale può quindi essere espressa come: :<math>\mathbf{x}_{\mathrm{B}} = \sum_{j=1}^3 x'_j \mathbf{u'}_j</math> La posizione dello stesso punto nel sistema inerziale '''A''' risulta invece: {{Equazione|eq=<math>\mathbf{x}_{\mathrm{A}} = \mathbf{X}_{\mathrm{AB}} + \sum_{j=1}^3 x'_j \mathbf{u'}_j</math>|id=1}} Il vettore '''X'''_AB descrive esclusivamente la posizione dell’origine del sistema '''B''' rispetto ad '''A'''; esso non contiene informazioni sull’eventuale rotazione del riferimento non inerziale. La rotazione del sistema '''B''' è infatti interamente descritta dall’evoluzione temporale dei versori '''u''''_j. Se il sistema '''B''' ruota rispetto a '''A''', tali versori cambiano direzione nel tempo e quindi la loro derivata temporale non è nulla. == Velocità relativa == Quindi facendo la derivata temporale della posizione istantanea (1) si ha la velocità del punto materiale: :<math> \frac {d \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt} =\frac{d \mathbf{X}_\mathrm{AB}}{dt} + \sum_{j=1}^3 \frac{dx'_j}{dt} \mathbf{u'}_j + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} \ . </math> Il primo termine è la velocità con cui si sposta l'origine di B ('''v'''_AB). Il secondo termine è la velocità del punto materiale, cioè '''v''''_B nel sistema di riferimento B, quindi possiamo scrivere: {{Equazione|eq=<math> \frac {d \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt} =\mathbf{v}_\mathrm{AB}+ \mathbf{v'}_\mathrm{B} + \sum_{j=1}^3 x_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} </math>|id=2}} L'interpretazione di questa equazione è che la velocità del punto materiale vista dall'osservatore in '''A''' consiste di quella che l'osservatore in '''B''' chiama velocità, cioè '''v''''_B, più due termini aggiuntivi uno dovuto alla velocità dell'origine e l'altro dovuto alla rotazione del sistema di riferimento, l'effetto di quest'ultimo termine, che si ha se il sistema non inerziale ruota, è tanto più grande quanto il punto materiale è lontano dall'origine in '''B''' . == Accelerazione relativa == Per ottenere l'accelerazione bisogna fare una ulteriore derivata nel tempo: :<math> \frac {d^2 \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt^2} = \mathbf{a}_\mathrm{AB}+\frac {d\mathbf{v'}_\mathrm{B}}{dt} + \sum_{j=1}^3 \frac {dx'_j}{dt} \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}=\mathbf{a}_\mathrm{AB}+\frac {d\mathbf{v'}_\mathrm{B}}{dt} + \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}. </math> Usando la stessa formula già usata per la derivata temporale di '''x'''_B, le derivata della velocità ('''v'''_B) in forma esplicita diviene: :<math>\frac {d\mathbf{v'}_\mathrm{B}}{dt} =\sum_{j=1}^3 \frac{d v'_j}{dt} \mathbf{u'}_j+ \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} =\mathbf{a'}_\mathrm{B} + \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt}</math> Di conseguenza: {{Equazione|eq=<math> \frac {d^2 \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt^2}=\mathbf{a}_\mathrm{AB}+\mathbf{a'}_\mathrm{B} + 2\ \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}</math>|id=3}} = Forze apparenti= Moltiplicando per la massa si ha che: {{Equazione|eq=<math>\mathbf{F}_\mathrm{A} = m\mathbf{a}_\mathrm{AB}+\mathbf{F'}_\mathrm{B}+ 2m \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + m \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}</math>|id=4}} La forza osservata nel riferimento '''B''', '''F''''_B = ''m'''''a'''_B è dovuta alla forza reale , '''F'''_A e alle forze apparenti, cioè: :<math>\mathbf{F'}_\mathrm{B} = \mathbf{F}_\mathrm{A} + \mathbf{F'}_{\mbox{apparenti}},</math> dove: {{Equazione|eq=<math> \mathbf{F'}_{\mbox{apparenti}} = -m\mathbf{a}_\mathrm{AB} - 2m\sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} - m \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}\ </math>|id=5}} La prima forza apparente è dovuta all'accelerazione dell'origine di B; il secondo termine è la cosiddetta accelerazione di Coriolis (il fattore due deriva da due contributi diversi come ricavato con la derivazione analitica); il terzo termine contiene sia la accelerazione centrifuga che l'eventuale accelerazione angolare. La seconda legge della dinamica vale anche per le forze apparenti, che possono essere considerate forze a tutti gli effetti. Alcuni casi particolari permettono di esplicitare meglio le cose. ==Sistema di riferimento accelerato su una traiettoria rettilinea== Se la traiettoria è rettilinea, l'espressione delle forze apparenti diventa: {{Equazione|eq=<math>\mathbf{F'}_{\mbox{apparenti}} = -m\mathbf{a}_\mathrm{AB} \ . </math>|id=6}} Questo è il caso ad esempio di un ascensore che accelera verso l'alto con accelerazione <math>a_{asc}\ </math>; la forza che sentono i passeggeri è quindi: :<math>\mathbf{F'}_{B} = -mg-ma_{asc}</math> A cui si oppone la reazione vincolare del pavimento, ma se ponessimo una bilancia vedremmo, che mentre l'ascensore è in accelerazione in salita il peso aumenta. Nella fase di accelerazione in discesa si ha la cosa opposta, diminuisce la forza peso, al limite se la accelerazione è pari alla forza peso (l'ascensore in caduta libera) non sentiremmo nessuna forza peso. Tre esercizi chiariscono meglio quello di cui si parla: [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Moti_relativi#1._Vagone|Vagone di un treno]], [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Moti_relativi#2._Ascensore|Ascensore]], [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Moti_relativi##4._Luce|Luce che cade]]. ==Sistema di riferimento ruotante== Una situazione comune è quando il sistema di riferimento ruota. A causa di tale rotazione il sistema di riferimento '''B''' non è inerziale, dovuto al fatto che per avere rotazione è necessaria una accelerazione, quindi in questo caso se ci si mette nel riferimento in rotazione sono sempre presenti forze apparenti. Per derivare l'espressione delle forze apparenti, è necessario esplicitare le derivate dei versori delle coordinate del sistema in rotazione. Se la rotazione del sistema ''B'' è rappresentata da un vettore '''Ω''' che punta lungo l'asse di rotazione con direzione determinata dalla [[w:Regola_della_mano_destra|regola della mano destra]] e con ampiezza data da: :<math> |\boldsymbol{\Omega} | = \frac {d \theta }{dt} = \omega (t), </math> Allora la derivata prima temporale dei tre versori che descrivono il sistema '''B''' è: :<math> \frac {d \mathbf{u'}_j (t)}{dt} = \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{u'}_j (t) </math> La derivata seconda temporale è: :<math>\frac {d^2 \mathbf{u'}_j (t)}{dt^2}= \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{u'}_j +\boldsymbol{\Omega} \times \frac{d \mathbf{u'}_j (t)}{dt} = \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{u'}_j+ \boldsymbol{\Omega} \times \left[ \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{u'}_j (t) \right] </math> abbiamo usato le regole del prodotto vettoriale. Queste derivate sono sostituite nella espressione finale della [[Fisica_classica/Moti_relativi#Accelerazione_relativa|accelerazione relativa]] ponendo '''a'''_AB = 0 (escludendo traslazione dell'origine e ponendo l'accento sulla sola rotazione): :<math> \frac {d^2 \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt^2}=\mathbf{a'}_\mathrm{B} + 2\sum_{j=1}^3 v'_j \ \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2},</math> :<math>\mathbf{a}_\mathrm{A} = \mathbf{a'}_\mathrm{B} +\ 2\sum_{j=1}^3 v'_j \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{u'}_j (t) + \sum_{j=1}^3 x_j \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{u'}_j \ + \sum_{j=1}^3 x'_j \boldsymbol{\Omega} \times \left[ \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{u'}_j (t) \right]</math> :<math>=\mathbf{a'}_\mathrm{B} + 2 \boldsymbol{\Omega} \times\sum_{j=1}^3 v'_j \mathbf{u'}_j (t) + \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \sum_{j=1}^3 x'_j \mathbf{u'}_j + \boldsymbol{\Omega} \times \left[\boldsymbol{\Omega} \times \sum_{j=1}^3 x'_j \mathbf{u'}_j (t) \right].</math> Riunendo i termini, ed esprimendo in funzione di '''a''''_B, si ha che: {{Equazione|eq=<math>\mathbf{a'}_B=\mathbf{a}_A - 2\boldsymbol{\Omega} \times\mathbf{v'}_\mathrm{B} - \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{x'}_\mathrm{B} - \boldsymbol{\Omega} \times \left(\boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{x'}_B \right)\ .</math>|id=7}} L'accelerazione '''a'''_A è quella che si osserva nel sistema inerziale A ed è dovuta alle forze esterne reali, mentre l'accelerazione '''a''''_B vista nel sistema ruotante '''B''' ha parecchi termini aggiuntivi oltre a questo :<math> -2\boldsymbol{\Omega} \times\mathbf{v'}_\mathrm{B}\ </math> è l'accelerazione di Coriolis normale alla direzione di <math> \boldsymbol{\Omega} </math> (velocità angolare del sistema B) e di <math> \mathbf{v'}_\mathrm{B}\ </math> (velocità del punto materiale nel sistema B). La forza di Coriolis quindi è una forza che fa deviare dalla traiettoria rettilinea che non fa lavoro e la cui azione è tanto maggiore quanto maggiore è <math> \mathbf{v'}_\mathrm{B} </math>. :<math> - \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{x'}_\mathrm{B} </math> è nella stessa direzione del moto e dipende dalla variazione nel tempo della velocità angolare del sistema di riferimento ruotante. Se la velocità angolare è costante, come nel moto dei pianeti intorno al proprio asse, tale termine è nullo. :<math>-\boldsymbol{\Omega} \times \left(\boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{x'}_B \right)\ </math> è la cosiddetta accelerazione centrifuga, infatti sviluppando i prodotti vettoriali, si può far vedere come sia sul piano passante per il centro di rotazione ma diretta verso l'esterno. La forza netta sul punto materiale secondo gli osservatori sul sistema ruotante vale '''F''''_B = ''m'''''a''''_B. Se le loro osservazioni sono il risultato dell'applicazione della seconda legge della dinamica, debbono considerare che la forza addizionale '''F''''_app è presente, così che alla fine '''F''''_B = '''F'''_A + '''F''''_app. In poche parole, le forze apparenti dagli osservatori nel sistema '''B''' per fornire il comportamento previsto dalle leggi della dinamica è: {{Equazione|eq=<math> \mathbf{F'}_{\mathrm{app}} = - 2 m \boldsymbol\Omega \times \mathbf{v'}_\mathrm{B} - m \boldsymbol\Omega \times (\boldsymbol\Omega \times \mathbf{x'}_\mathrm{B}) - m \frac{d \boldsymbol\Omega}{dt} \times \mathbf{x'}_\mathrm{B}. </math>|id=8}} La terra è un sistema di riferimento ruotante con velocità angolare <math> \boldsymbol\Omega =7.292116\cdot 10^{-5}\ rad/s</math> che può essere considerata costante, essendo la sua derivata temporale solamente: :<math>\frac{d \boldsymbol\Omega}{dt}=-6.7\cdot 10^{-22}\ rad/s^2</math> La Terra rallenta a causa dell’attrito mareale con la Luna. Cioè in 4 miliardi di anni il giorno è passato da circa 12 ore alle 24 ore attuali. Essendo il valore della accelerazione angolare così piccolo, sulla terra, quindi, non vi è nessun effetto misurabile dovuto alla variazione della velocità angolare, ma invece la forza apparente centrifuga è evidente in quanto apparentemente la forza peso è inferiore all'equatore rispetto ai poli (l'effetto non è molto vistoso a causa della non perfetta sfericità della terra che è schiacciata ai poli). La forza di Coriolis è molto evidente quando si hanno oggetti con velocità relativa molto alta rispetto alla terra in direzione non parallela all'asse di rotazione. == Sistema di riferimento orbitante == [[Image:Orbiter.PNG|thumb|250px|Un sistema di riferimento orbitante ma con orientazione fissata ''B'', mostrato a tre istanti differenti. I vettore unitari '''u'''_j, j = 1, 2, 3 non ruotano, ma mantengo una orientazione fissata, mentre l'origine del sistema di coordinate ''B'' si muove a velocità angolare costante ω attorno all'asse fisso '''Ω'''. AxL'asse '''Ω''' passa attraverso l'origine del sistema inerziale ''A'', l'origine del sistema ''B'' è ad una distanza fissa ''R'' dall'origine del sistema inerziale ''A''.]] In questo esempio, supponiamo che il sistema di coordinate mobile ''B'' ruota su un cerchio di raggio ''R'' attorno all'origine del sistema inerziale fisso ''A'', ma mantiene i suoi assi delle coordinate fissi in orientazione come mostrato nella figura a fianco. L'accelerazione di un punto materiale è quindi: :<math> \frac {d^2 \mathbf{x}_{A}}{dt^2}=\mathbf{a}_{AB}+\mathbf{a'}_{B} + 2\ \sum_{j=1}^3 v'_j \ \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} </math>&ensp;<math>+ \sum_{j=1}^3 x'_j \ \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}\ . </math> ::<math>=\mathbf{a}_{AB}\ +\mathbf{a'}_B\ , </math> Le sommatorie sono nulle in quanto i versori non hanno dipendenza dal tempo Per esplicitare <math>\mathbf{a}_{AB}</math>, si consideri che l'origine del sistema ''B'' è posta rispetto ad ''A'' in: :<math>\mathbf{X}_{AB} = R \left( \cos ( \omega t) , \ \sin (\omega t) \right) \ ,</math> da questo la velocità dell'origine di ''B'' vale: :<math>\mathbf{v}_{AB} = \frac{d}{dt} \mathbf{X}_{AB} = \mathbf{\Omega \times X}_{AB} \ , </math> infine l'accelerazione dell'origine di ''B'' vale: :<math>\mathbf{a}_{AB} = \frac{d^2}{dt^2} \mathbf{X}_{AB} </math>&ensp;<math>= \mathbf{ \Omega \ \times } \left( \mathbf{ \Omega \times X}_{AB}\right) </math>&ensp;<math>= - \omega^2 \mathbf{X}_{AB} \ .</math> Quindi nel sistema di riferimento ''B'' deve essere introdotta una forza apparente, che è diretta radialmente in fuori dal centro di rotazione: :<math>\mathbf{F'}_{\mathrm{app}} = m \omega^2 \mathbf{X}_{AB} \ , </math> di ampiezza: :<math>|\mathbf{F'}_{\mathrm{app}}| = m \omega^2 R \ . </math> Nel caso del sistema ruotante la forza centrifuga dipendeva dalla distanza delle varie parti dall'origine di '''B''', nel sistema orbitante questa forza apparente dipende dalla distanza del centro di '''B''' dal suo centro di rotazione. Quindi oggetti diversi che si trovano nel sistema orbitante '''B''' sentono la stessa forza centrifuga. =Bibliografia= * {{cita libro||P. Mazzoldi, M. Nigro e C. Voci|Elementi di Fisica (Meccanica e Termodinamica)|2007|Edises|ISBN 978-88-7959-418-9|ed=2}} *{{cita libro|{{en}} K. R. Lang|Astrophysical Data: Planets and Stars|1992|Springler-Verlag}} [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali| Argomento seguente: Dinamica dei sistemi di punti materiali]] [[Categoria:Fisica classica]] {{Avanzamento|100%}} drrdfs4u44tl3tltpsh49hrie2uy2pl 498458 498457 2026-05-25T10:34:32Z Pasquale.Carelli 528 /* Forze apparenti */ ulteriore errore corretto 498458 wikitext text/x-wiki {{capitolo |Libro=Fisica classica |NomeLibro=Fisica classica |CapitoloPrecedente=Energia e lavoro |NomePaginaCapitoloPrecedente=Fisica_classica/Energia e lavoro |CapitoloSuccessivo=Dinamica dei sistemi di punti materiali |NomePaginaCapitoloSuccessivo=Fisica classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali }} {{fisica classica}} Nei sistemi di riferimento non inerziali le leggi della dinamica assumono una forma modificata e compaiono delle forze dette '''fittizie''' o '''apparenti'''. Queste forze non derivano da interazioni fisiche tra corpi, ma sono una conseguenza dell’accelerazione del sistema di riferimento stesso rispetto a un [[w:Sistema_di_riferimento_inerziale|sistema inerziale]]. È importante osservare che un semplice cambiamento di coordinate — ad esempio dal sistema cartesiano a quello polare — non comporta l’introduzione di forze apparenti, anche se le equazioni del moto possono assumere una forma diversa. Le forze apparenti emergono dunque quando il moto viene descritto in un sistema di riferimento che accelera o ruota rispetto a un sistema inerziale. In tali sistemi la [[Fisica_classica/Dinamica#Seconda_legge_della_dinamica_.28detta_anche_II_legge_di_Newton.29|II legge della dinamica]] continua a valere, purché si introducano opportuni termini aggiuntivi interpretabili come forze apparenti. A seconda del tipo di accelerazione del sistema di riferimento si distinguono quattro principali forze apparenti: * la forza dovuta a un’accelerazione traslazionale del sistema; * la [[w:Forza_centrifuga|forza centrifuga]], che compare nei sistemi in rotazione; * la [[w:Forza_di_Coriolis|forza di Coriolis]], che agisce sui corpi in moto all’interno di un sistema rotante; * la forza dovuta a una velocità angolare variabile del sistema di riferimento. ==Esempi di forze apparenti== Prima di affrontare una trattazione dettagliata delle forze apparenti, è utile considerare alcuni esempi chiarificatori. ===Accelerazione in linea retta=== [[Image:Accelerating car.svg|thumb |250px|left|Figura ''in alto'': una macchina in accelerazione di massa ''M'' con un passeggero di massa ''m''. Figura ''centrale'': descrizione dal punto di vista di un sistema di riferimento inerziale. Figura ''in basso'': descrizione nel sistema di riferimento solidale alla macchina.]] Un esempio intuitivo è quello mostrato nella figura. Una macchina di massa ''M'' accelera in avanti mentre un passeggero di massa ''m'' è seduto al suo interno. Durante l’accelerazione il passeggero avverte una pressione contro il sedile. Il fenomeno può essere descritto in due modi diversi, a seconda del sistema di riferimento scelto. ====Sistema di riferimento inerziale (figura centrale)==== Dal punto di vista di un osservatore esterno, la macchina accelera e il passeggero tende inizialmente a mantenere il proprio stato di quiete per inerzia. Il sedile esercita allora sul passeggero una forza diretta in avanti, che lo accelera insieme alla vettura. Tale forza è la reazione vincolare del sedile. In questo sistema di riferimento non è necessario introdurre alcuna forza apparente: l’accelerazione del passeggero è spiegata interamente dalla forza esercitata dal sedile. ====Sistema di riferimento non inerziale solidale alla macchina (figura in basso)==== Per un osservatore all’interno della vettura il passeggero rimane in quiete. Affinché la [[Fisica_classica/Dinamica#Seconda_legge_della_dinamica_.28detta_anche_II_legge_di_Newton.29|II legge della dinamica]] continui a essere valida, occorre introdurre una forza apparente pari a :<math>\mathbf{F}_{\mathrm{app}}=-m\mathbf{a}</math> diretta all’indietro, cioè opposta all’accelerazione della macchina. Questa forza apparente bilancia la forza esercitata dal sedile, giustificando così lo stato di quiete del passeggero nel riferimento della vettura. Nel sistema inerziale compare quindi soltanto la forza reale esercitata dal sedile sul passeggero, mentre nel sistema non inerziale la situazione viene descritta mediante due forze opposte: la forza reale del sedile e la forza apparente dovuta all’accelerazione del sistema di riferimento. Mentre nel sistema inerziale vi è solo la forza propulsiva della macchina che accelera la vettura e con essa il sedile rigidamente connesso, mentre la spinta del sedile agisce sul passeggero che si muove assieme la vettura. Nel sistema di riferimento non inerziale, la vettura in moto, lo stato di quiete è giustificato da due forze eguali ed opposte: quella fittizia del passeggero contro il sedile e quella del sedile contro il passeggero. La spiegazione fisica è più semplice nel sistema inerziale, ma la formulazione matematica potrebbe essere più complicata nel sistema inerziale. In questo caso specifico non vi è differenza di calcolo nei due sistemi di riferimento. Questo esempio mostra come le forze apparenti non rappresentino interazioni fisiche reali, ma derivino esclusivamente dalla scelta di un sistema di riferimento accelerato. In alcuni casi l’uso di un sistema non inerziale può rendere più semplice la descrizione matematica del fenomeno. === [[w:Forza_centrifuga|Forza centrifuga]] === Un effetto simile si ha nel moto lungo un circuito circolare di una macchina. Dal punto di vista di un sistema di riferimento sulla strada si osserva un moto circolare della macchina. Quando lo stesso fenomeno è osservato in un sistema sulla macchina appare una forza apparente detta forza centrifuga. Se la macchina si muove a velocità costante lungo il tratto di strada circolare, gli occupanti della macchina si sentono spinti in fuori dal centro di rotazione dalla forza centrifuga. Anche in questo caso il fenomeno può essere visto dal punto di vista del sistema inerziale e da quello non inerziale solidale con la macchina. ====Sistema di riferimento inerziale (solidale alla strada)==== La macchina si muove di moto circolare uniforme e possiede quindi un’accelerazione diretta verso il centro della curva, detta accelerazione centripeta. Sebbene il modulo della velocità resti costante, la sua direzione cambia continuamente, rendendo necessaria una forza centripeta. Nel caso dell’automobile tale forza è fornita principalmente dall’attrito statico tra pneumatici e strada. Anche il passeggero deve essere soggetto a una forza diretta verso il centro della curva per seguire il moto della vettura; questa forza è esercitata dal sedile tramite attrito e pressione laterale. ====Sistema di riferimento non inerziale solidale alla macchina==== Per un osservatore all’interno dell’auto il passeggero risulta in quiete. Per spiegare questa situazione si introduce allora una forza apparente, la forza centrifuga, diretta verso l’esterno della curva. Essa è bilanciata dalla forza esercitata dal sedile sul passeggero, che impedisce al corpo di scivolare lateralmente verso la portiera. In questo riferimento le due forze si compensano e il passeggero appare fermo. Anche in questo caso la forza centrifuga non corrisponde a un’interazione fisica reale, ma nasce esclusivamente dall’osservazione del moto in un sistema di riferimento accelerato, cioè in rotazione insieme alla macchina. === [[w:Forza_di_Coriolis|Forza di Coriolis]] === [[File:Corioliskraftanimation.gif|thumb|Nel riferimento inerziale (parte superiore del disegno) la pallina nera si muove su una retta. Invece un osservatore (punto rosso) che sta sul sistema ruotante non inerziale (parte inferiore del disegno) vede che l'oggetto descrive una traiettoria curva dovuta alla forza di Coriolis e alla forza centrifuga presente in tale sistema di riferimento.]] La forza di Coriolis compare nei sistemi di riferimento in rotazione quando un corpo è in movimento rispetto al sistema stesso. Un esempio classico è quello della caduta di un oggetto dalla cima di una torre. Se un corpo viene lasciato cadere da una torre alta 50 m alla latitudine dell’Italia, trascurando l’attrito dell’aria esso raggiunge il suolo in un punto spostato di circa 7,7 mm verso est rispetto alla verticale della torre. Dal punto di vista di un osservatore solidale con la Terra — che costituisce un sistema di riferimento rotante e quindi non inerziale — tale deviazione è attribuita alla forza apparente di Coriolis, che modifica la traiettoria del corpo. Per un osservatore inerziale, invece, il corpo si muove lungo una traiettoria praticamente rettilinea, mentre è la Terra che, durante il tempo di caduta, ruota sotto di esso. La forza di Coriolis dipende dalla velocità del corpo rispetto al sistema di riferimento rotante: se il corpo è fermo rispetto alla Terra, la forza di Coriolis è nulla. Per questo motivo essa si manifesta soltanto quando vi è un moto relativo all’interno del sistema rotante. L’intensità dell’effetto varia inoltre con la latitudine. Ai poli la deviazione sarebbe nulla, poiché la velocità del corpo risulta parallela all’asse di rotazione terrestre; all’equatore, invece, la deviazione sarebbe massima. [[File:Coriolis_effect09.png|thumb |500px|left|Schema della formazione di un tifone tropicale.]] Un altro importante esempio della forza di Coriolis riguarda la dinamica dell’atmosfera e la formazione dei cicloni. Quando masse d’aria convergono verso una zona di bassa pressione, la rotazione terrestre devia le correnti d’aria: * nell’emisfero boreale le correnti vengono deviate verso destra rispetto alla direzione del moto; * nell’emisfero australe vengono deviate verso sinistra. Come conseguenza, i vortici atmosferici ruotano in senso antiorario nell’emisfero nord e in senso orario nell’emisfero sud. L’effetto aumenta con la velocità delle correnti d’aria e diventa significativo solo su scale spaziali molto grandi, come quelle meteorologiche. È invece una [[w:leggenda metropolitana|leggenda metropolitana]] l’idea che la forza di Coriolis determini il verso di rotazione dell’acqua che defluisce da un lavandino. In questi casi le dimensioni del sistema sono troppo piccole e l’effetto della forza di Coriolis è trascurabile rispetto ad altre cause, come la forma del recipiente o i moti residui dell’acqua. ===Forza di trascinamento angolare (o forza di Eulero)=== Quando un corpo si muove lungo una traiettoria circolare con velocità angolare variabile, il sistema di riferimento solidale con il corpo in rotazione non è solo accelerato, ma anche angolarmente accelerato. In questa situazione, oltre alla forza centrifuga, compare una seconda forza apparente, detta forza di trascinamento angolare (o forza di Eulero). ====Sistema non inerziale (solidale all’auto)==== Se la velocità angolare aumenta, il passeggero percepisce una forza apparente diretta all’indietro, che lo spinge contro lo schienale del sedile. Se invece la velocità angolare diminuisce, la forza apparente è diretta in avanti, e il passeggero tende a essere proiettato verso il parabrezza. L’effetto è del tutto analogo a ciò che avviene nel moto rettilineo accelerato o decelerato: la forza apparente compensa l’accelerazione del sistema, permettendo al passeggero di applicare le leggi di Newton come se fosse in un sistema inerziale. ====Sistema inerziale solidale alla strada==== Per un osservatore esterno, non compaiono forze misteriose: la forza centrifuga è semplicemente l’effetto dell’accelerazione centripeta necessaria a mantenere la traiettoria circolare; la variazione della velocità angolare implica una accelerazione angolare, che produce una componente tangenziale dell’accelerazione del passeggero. La forza che il passeggero “sente” non è altro che la reazione del sedile che fornisce l’accelerazione tangenziale richiesta. == Formulazione analitica== [[File:Moving coordinate system.svg|thumb|400px|left| Un punto materiale in posizione '''x'''_A nel sistema di riferimento inerziale '''A''' ha coordinate '''x'''_B nel sistema non inerziale '''B'''. L’origine di '''B''' si trova nella posizione '''X'''_AB rispetto al sistema '''A'''. L’orientazione del sistema '''B''' è determinata dai versori '''u''''_j, con ''j'' = (1, 2, 3), associati ai suoi assi coordinati. Nella figura tali versori sono rappresentati in blu. Le coordinate del punto nel sistema '''B''' sono quindi '''x'''_B = (x'₁, x'₂, x'₃)]] La figura a fianco aiuta a introdurre la formulazione analitica del moto relativo tra un sistema inerziale e uno non inerziale. Consideriamo un punto materiale di massa ''m'' e posizione '''x'''_A(t) rispetto a un sistema di riferimento inerziale '''A'''. Introduciamo quindi un sistema di riferimento non inerziale '''B''', la cui origine occupa la posizione '''X'''_AB nel sistema inerziale '''A'''. Nel riferimento '''B''' il punto materiale ha posizione '''x'''_B(t). Lo scopo è determinare le forze apparenti che compaiono nel sistema di riferimento '''B'''. Gli assi del sistema '''B''' sono individuati dai versori '''u''''_j, con ''j'' = (1, 2, 3). La posizione del punto materiale nel sistema non inerziale può quindi essere espressa come: :<math>\mathbf{x}_{\mathrm{B}} = \sum_{j=1}^3 x'_j \mathbf{u'}_j</math> La posizione dello stesso punto nel sistema inerziale '''A''' risulta invece: {{Equazione|eq=<math>\mathbf{x}_{\mathrm{A}} = \mathbf{X}_{\mathrm{AB}} + \sum_{j=1}^3 x'_j \mathbf{u'}_j</math>|id=1}} Il vettore '''X'''_AB descrive esclusivamente la posizione dell’origine del sistema '''B''' rispetto ad '''A'''; esso non contiene informazioni sull’eventuale rotazione del riferimento non inerziale. La rotazione del sistema '''B''' è infatti interamente descritta dall’evoluzione temporale dei versori '''u''''_j. Se il sistema '''B''' ruota rispetto a '''A''', tali versori cambiano direzione nel tempo e quindi la loro derivata temporale non è nulla. == Velocità relativa == Quindi facendo la derivata temporale della posizione istantanea (1) si ha la velocità del punto materiale: :<math> \frac {d \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt} =\frac{d \mathbf{X}_\mathrm{AB}}{dt} + \sum_{j=1}^3 \frac{dx'_j}{dt} \mathbf{u'}_j + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} \ . </math> Il primo termine è la velocità con cui si sposta l'origine di B ('''v'''_AB). Il secondo termine è la velocità del punto materiale, cioè '''v''''_B nel sistema di riferimento B, quindi possiamo scrivere: {{Equazione|eq=<math> \frac {d \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt} =\mathbf{v}_\mathrm{AB}+ \mathbf{v'}_\mathrm{B} + \sum_{j=1}^3 x_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} </math>|id=2}} L'interpretazione di questa equazione è che la velocità del punto materiale vista dall'osservatore in '''A''' consiste di quella che l'osservatore in '''B''' chiama velocità, cioè '''v''''_B, più due termini aggiuntivi uno dovuto alla velocità dell'origine e l'altro dovuto alla rotazione del sistema di riferimento, l'effetto di quest'ultimo termine, che si ha se il sistema non inerziale ruota, è tanto più grande quanto il punto materiale è lontano dall'origine in '''B''' . == Accelerazione relativa == Per ottenere l'accelerazione bisogna fare una ulteriore derivata nel tempo: :<math> \frac {d^2 \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt^2} = \mathbf{a}_\mathrm{AB}+\frac {d\mathbf{v'}_\mathrm{B}}{dt} + \sum_{j=1}^3 \frac {dx'_j}{dt} \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}=\mathbf{a}_\mathrm{AB}+\frac {d\mathbf{v'}_\mathrm{B}}{dt} + \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}. </math> Usando la stessa formula già usata per la derivata temporale di '''x'''_B, le derivata della velocità ('''v'''_B) in forma esplicita diviene: :<math>\frac {d\mathbf{v'}_\mathrm{B}}{dt} =\sum_{j=1}^3 \frac{d v'_j}{dt} \mathbf{u'}_j+ \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} =\mathbf{a'}_\mathrm{B} + \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt}</math> Di conseguenza: {{Equazione|eq=<math> \frac {d^2 \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt^2}=\mathbf{a}_\mathrm{AB}+\mathbf{a'}_\mathrm{B} + 2\ \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}</math>|id=3}} = Forze apparenti= Moltiplicando per la massa si ha che: {{Equazione|eq=<math>\mathbf{F}_\mathrm{A} = m\mathbf{a}_\mathrm{AB}+\mathbf{F'}_\mathrm{B}+ 2m \sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + m \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}</math>|id=4}} La forza osservata nel riferimento '''B''', '''F''''_B = ''m'''''a''''_B è dovuta alla forza reale , '''F'''_A e alle forze apparenti, cioè: :<math>\mathbf{F'}_\mathrm{B} = \mathbf{F}_\mathrm{A} + \mathbf{F'}_{\mbox{apparenti}},</math> dove: {{Equazione|eq=<math> \mathbf{F'}_{\mbox{apparenti}} = -m\mathbf{a}_\mathrm{AB} - 2m\sum_{j=1}^3 v'_j \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} - m \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}\ </math>|id=5}} La prima forza apparente è dovuta all'accelerazione dell'origine di B; il secondo termine è la cosiddetta accelerazione di Coriolis (il fattore due deriva da due contributi diversi come ricavato con la derivazione analitica); il terzo termine contiene sia la accelerazione centrifuga che l'eventuale accelerazione angolare. La seconda legge della dinamica vale anche per le forze apparenti, che possono essere considerate forze a tutti gli effetti. Alcuni casi particolari permettono di esplicitare meglio le cose. ==Sistema di riferimento accelerato su una traiettoria rettilinea== Se la traiettoria è rettilinea, l'espressione delle forze apparenti diventa: {{Equazione|eq=<math>\mathbf{F'}_{\mbox{apparenti}} = -m\mathbf{a}_\mathrm{AB} \ . </math>|id=6}} Questo è il caso ad esempio di un ascensore che accelera verso l'alto con accelerazione <math>a_{asc}\ </math>; la forza che sentono i passeggeri è quindi: :<math>\mathbf{F'}_{B} = -mg-ma_{asc}</math> A cui si oppone la reazione vincolare del pavimento, ma se ponessimo una bilancia vedremmo, che mentre l'ascensore è in accelerazione in salita il peso aumenta. Nella fase di accelerazione in discesa si ha la cosa opposta, diminuisce la forza peso, al limite se la accelerazione è pari alla forza peso (l'ascensore in caduta libera) non sentiremmo nessuna forza peso. Tre esercizi chiariscono meglio quello di cui si parla: [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Moti_relativi#1._Vagone|Vagone di un treno]], [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Moti_relativi#2._Ascensore|Ascensore]], [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Moti_relativi##4._Luce|Luce che cade]]. ==Sistema di riferimento ruotante== Una situazione comune è quando il sistema di riferimento ruota. A causa di tale rotazione il sistema di riferimento '''B''' non è inerziale, dovuto al fatto che per avere rotazione è necessaria una accelerazione, quindi in questo caso se ci si mette nel riferimento in rotazione sono sempre presenti forze apparenti. Per derivare l'espressione delle forze apparenti, è necessario esplicitare le derivate dei versori delle coordinate del sistema in rotazione. Se la rotazione del sistema ''B'' è rappresentata da un vettore '''Ω''' che punta lungo l'asse di rotazione con direzione determinata dalla [[w:Regola_della_mano_destra|regola della mano destra]] e con ampiezza data da: :<math> |\boldsymbol{\Omega} | = \frac {d \theta }{dt} = \omega (t), </math> Allora la derivata prima temporale dei tre versori che descrivono il sistema '''B''' è: :<math> \frac {d \mathbf{u'}_j (t)}{dt} = \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{u'}_j (t) </math> La derivata seconda temporale è: :<math>\frac {d^2 \mathbf{u'}_j (t)}{dt^2}= \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{u'}_j +\boldsymbol{\Omega} \times \frac{d \mathbf{u'}_j (t)}{dt} = \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{u'}_j+ \boldsymbol{\Omega} \times \left[ \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{u'}_j (t) \right] </math> abbiamo usato le regole del prodotto vettoriale. Queste derivate sono sostituite nella espressione finale della [[Fisica_classica/Moti_relativi#Accelerazione_relativa|accelerazione relativa]] ponendo '''a'''_AB = 0 (escludendo traslazione dell'origine e ponendo l'accento sulla sola rotazione): :<math> \frac {d^2 \mathbf{x}_\mathrm{A}}{dt^2}=\mathbf{a'}_\mathrm{B} + 2\sum_{j=1}^3 v'_j \ \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} + \sum_{j=1}^3 x'_j \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2},</math> :<math>\mathbf{a}_\mathrm{A} = \mathbf{a'}_\mathrm{B} +\ 2\sum_{j=1}^3 v'_j \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{u'}_j (t) + \sum_{j=1}^3 x_j \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{u'}_j \ + \sum_{j=1}^3 x'_j \boldsymbol{\Omega} \times \left[ \boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{u'}_j (t) \right]</math> :<math>=\mathbf{a'}_\mathrm{B} + 2 \boldsymbol{\Omega} \times\sum_{j=1}^3 v'_j \mathbf{u'}_j (t) + \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \sum_{j=1}^3 x'_j \mathbf{u'}_j + \boldsymbol{\Omega} \times \left[\boldsymbol{\Omega} \times \sum_{j=1}^3 x'_j \mathbf{u'}_j (t) \right].</math> Riunendo i termini, ed esprimendo in funzione di '''a''''_B, si ha che: {{Equazione|eq=<math>\mathbf{a'}_B=\mathbf{a}_A - 2\boldsymbol{\Omega} \times\mathbf{v'}_\mathrm{B} - \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{x'}_\mathrm{B} - \boldsymbol{\Omega} \times \left(\boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{x'}_B \right)\ .</math>|id=7}} L'accelerazione '''a'''_A è quella che si osserva nel sistema inerziale A ed è dovuta alle forze esterne reali, mentre l'accelerazione '''a''''_B vista nel sistema ruotante '''B''' ha parecchi termini aggiuntivi oltre a questo :<math> -2\boldsymbol{\Omega} \times\mathbf{v'}_\mathrm{B}\ </math> è l'accelerazione di Coriolis normale alla direzione di <math> \boldsymbol{\Omega} </math> (velocità angolare del sistema B) e di <math> \mathbf{v'}_\mathrm{B}\ </math> (velocità del punto materiale nel sistema B). La forza di Coriolis quindi è una forza che fa deviare dalla traiettoria rettilinea che non fa lavoro e la cui azione è tanto maggiore quanto maggiore è <math> \mathbf{v'}_\mathrm{B} </math>. :<math> - \frac{d\boldsymbol{\Omega}}{dt} \times \mathbf{x'}_\mathrm{B} </math> è nella stessa direzione del moto e dipende dalla variazione nel tempo della velocità angolare del sistema di riferimento ruotante. Se la velocità angolare è costante, come nel moto dei pianeti intorno al proprio asse, tale termine è nullo. :<math>-\boldsymbol{\Omega} \times \left(\boldsymbol{\Omega} \times \mathbf{x'}_B \right)\ </math> è la cosiddetta accelerazione centrifuga, infatti sviluppando i prodotti vettoriali, si può far vedere come sia sul piano passante per il centro di rotazione ma diretta verso l'esterno. La forza netta sul punto materiale secondo gli osservatori sul sistema ruotante vale '''F''''_B = ''m'''''a''''_B. Se le loro osservazioni sono il risultato dell'applicazione della seconda legge della dinamica, debbono considerare che la forza addizionale '''F''''_app è presente, così che alla fine '''F''''_B = '''F'''_A + '''F''''_app. In poche parole, le forze apparenti dagli osservatori nel sistema '''B''' per fornire il comportamento previsto dalle leggi della dinamica è: {{Equazione|eq=<math> \mathbf{F'}_{\mathrm{app}} = - 2 m \boldsymbol\Omega \times \mathbf{v'}_\mathrm{B} - m \boldsymbol\Omega \times (\boldsymbol\Omega \times \mathbf{x'}_\mathrm{B}) - m \frac{d \boldsymbol\Omega}{dt} \times \mathbf{x'}_\mathrm{B}. </math>|id=8}} La terra è un sistema di riferimento ruotante con velocità angolare <math> \boldsymbol\Omega =7.292116\cdot 10^{-5}\ rad/s</math> che può essere considerata costante, essendo la sua derivata temporale solamente: :<math>\frac{d \boldsymbol\Omega}{dt}=-6.7\cdot 10^{-22}\ rad/s^2</math> La Terra rallenta a causa dell’attrito mareale con la Luna. Cioè in 4 miliardi di anni il giorno è passato da circa 12 ore alle 24 ore attuali. Essendo il valore della accelerazione angolare così piccolo, sulla terra, quindi, non vi è nessun effetto misurabile dovuto alla variazione della velocità angolare, ma invece la forza apparente centrifuga è evidente in quanto apparentemente la forza peso è inferiore all'equatore rispetto ai poli (l'effetto non è molto vistoso a causa della non perfetta sfericità della terra che è schiacciata ai poli). La forza di Coriolis è molto evidente quando si hanno oggetti con velocità relativa molto alta rispetto alla terra in direzione non parallela all'asse di rotazione. == Sistema di riferimento orbitante == [[Image:Orbiter.PNG|thumb|250px|Un sistema di riferimento orbitante ma con orientazione fissata ''B'', mostrato a tre istanti differenti. I vettore unitari '''u'''_j, j = 1, 2, 3 non ruotano, ma mantengo una orientazione fissata, mentre l'origine del sistema di coordinate ''B'' si muove a velocità angolare costante ω attorno all'asse fisso '''Ω'''. AxL'asse '''Ω''' passa attraverso l'origine del sistema inerziale ''A'', l'origine del sistema ''B'' è ad una distanza fissa ''R'' dall'origine del sistema inerziale ''A''.]] In questo esempio, supponiamo che il sistema di coordinate mobile ''B'' ruota su un cerchio di raggio ''R'' attorno all'origine del sistema inerziale fisso ''A'', ma mantiene i suoi assi delle coordinate fissi in orientazione come mostrato nella figura a fianco. L'accelerazione di un punto materiale è quindi: :<math> \frac {d^2 \mathbf{x}_{A}}{dt^2}=\mathbf{a}_{AB}+\mathbf{a'}_{B} + 2\ \sum_{j=1}^3 v'_j \ \frac{d \mathbf{u'}_j}{dt} </math>&ensp;<math>+ \sum_{j=1}^3 x'_j \ \frac{d^2 \mathbf{u'}_j}{dt^2}\ . </math> ::<math>=\mathbf{a}_{AB}\ +\mathbf{a'}_B\ , </math> Le sommatorie sono nulle in quanto i versori non hanno dipendenza dal tempo Per esplicitare <math>\mathbf{a}_{AB}</math>, si consideri che l'origine del sistema ''B'' è posta rispetto ad ''A'' in: :<math>\mathbf{X}_{AB} = R \left( \cos ( \omega t) , \ \sin (\omega t) \right) \ ,</math> da questo la velocità dell'origine di ''B'' vale: :<math>\mathbf{v}_{AB} = \frac{d}{dt} \mathbf{X}_{AB} = \mathbf{\Omega \times X}_{AB} \ , </math> infine l'accelerazione dell'origine di ''B'' vale: :<math>\mathbf{a}_{AB} = \frac{d^2}{dt^2} \mathbf{X}_{AB} </math>&ensp;<math>= \mathbf{ \Omega \ \times } \left( \mathbf{ \Omega \times X}_{AB}\right) </math>&ensp;<math>= - \omega^2 \mathbf{X}_{AB} \ .</math> Quindi nel sistema di riferimento ''B'' deve essere introdotta una forza apparente, che è diretta radialmente in fuori dal centro di rotazione: :<math>\mathbf{F'}_{\mathrm{app}} = m \omega^2 \mathbf{X}_{AB} \ , </math> di ampiezza: :<math>|\mathbf{F'}_{\mathrm{app}}| = m \omega^2 R \ . </math> Nel caso del sistema ruotante la forza centrifuga dipendeva dalla distanza delle varie parti dall'origine di '''B''', nel sistema orbitante questa forza apparente dipende dalla distanza del centro di '''B''' dal suo centro di rotazione. Quindi oggetti diversi che si trovano nel sistema orbitante '''B''' sentono la stessa forza centrifuga. =Bibliografia= * {{cita libro||P. Mazzoldi, M. Nigro e C. Voci|Elementi di Fisica (Meccanica e Termodinamica)|2007|Edises|ISBN 978-88-7959-418-9|ed=2}} *{{cita libro|{{en}} K. R. Lang|Astrophysical Data: Planets and Stars|1992|Springler-Verlag}} [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali| Argomento seguente: Dinamica dei sistemi di punti materiali]] [[Categoria:Fisica classica]] {{Avanzamento|100%}} p32rlcp58wlafu2czh4mvyi6siojb11 0 8843 498424 457033 2026-05-24T17:52:41Z Pasquale.Carelli 528 spostate figure 498424 wikitext text/x-wiki {{capitolo |Libro=Fisica classica |NomeLibro=Fisica classica |CapitoloPrecedente=Moti relativi |NomePaginaCapitoloPrecedente=Fisica_classica/Moti_relativi |CapitoloSuccessivo=Dinamica del corpo rigido |NomePaginaCapitoloSuccessivo=Fisica classica/Dinamica_del_corpo_rigido }} {{fisica classica}} Abbiamo parlato nella [[Fisica_classica/Dinamica|dinamica del punto]] del comportamento di un corpo sottoposto all'azione di forze. Ora analizziamo la situazione nella quale diversi punti fanno parte di un sistema complesso e tra di essi vi sono sia forze esterne al sistema sia forze interne, cioè forze che agiscono solo all'interno del sistema e sono generate all'interno del sistema stesso. Quindi su ciascuno di essi agirà una forza risultante pari a <math>\vec F_i</math>. La scelta di quali punti materiali fanno parte del sistema e quali non ne fanno parte è puramente arbitraria e dipende dalla comodità di calcolo. == Forze esterne ed interne == [[File:ThirdNewtonsLaw.svg|thumb|left|200px|Il principio di azione e reazione per due punti materiali del sistema.]] Un esempio di sistema può essere quello del sistema solare: nel sistema vi sono forze che si sviluppano tra i costituenti del sistema ovvero i pianeti . Se restringiamo il sistema alla coppia Terra-Luna vediamo come tra la terra ed il suo satellite vi sono forze interne, ma nel moto complessivo la forza gravitazionale del sole è considerata come forza esterna al sistema. Ma se includiamo il sole nel sistema la forza gravitazionale del sole diventa una forza interna. Quindi alla forza risultante (<math>\vec F_i</math>) che agisce sull'iesimo punto materiale si può separare il contributo dovuto alla risultante delle forze esterne (<math>\vec F_i^{E}</math>) e quello dovuto alle forze interne <math>\vec F_i^{I}</math>: :<math>\vec F_i=\vec F_i^{E}+\vec F_i^{I}</math> Alle forze interne si applica il principio di azione e reazione: :<math>\vec F_{ij}=-\vec F_{ji}</math> cioè la forza dovuta alla j-esima particella agente sulla i-esima particella è eguale ed opposta alla forza dovuta alla i-esima particella agente sulla j-esima particella. La risultante di tutte le forze interne del sistema è quindi: :<math>\vec R^I=\sum_{i=1}^{n}\vec F_i^{I}=\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{n}\vec F_{ij}^{I}=0\qquad i\neq j</math> Anche il momento angolare totale (rispetto ad un qualsiasi polo) dovuto alle forze interne è nullo, in quanto le forze interne agiscono tra due particelle lungo la stessa retta di azione. ==Grandezze del sistema== In un sistema di n punti ognuno di essi contribuisce con le sue grandezze caratteristiche al sistema e possiamo definire la risultante delle forze esterne: {{Equazione|eq=<math>\vec R^E=\sum_{i=1}^{n}\vec F_i^{E}</math>|id=1}} La quantità di moto totale: {{Equazione|eq=<math>\vec P=\sum_{i=1}^{n} \vec P_i=\sum_{i=1}^{n} m_i \vec v_i</math>|id=2}} Dove <math>m_i </math> è la massa delle singole particelle e <math>\vec v_i</math> la velocità istantanea delle particelle rispetto al sistema di riferimento scelto. L'energia cinetica totale: {{Equazione|eq=<math>E_k=\sum_{i=1}^{n} E_{k,i}=\sum_{i=1}^{n} \frac{1}{2}m_i v^2_i</math>|id=3}} Il momento angolare totale: {{Equazione|eq=<math>\vec L = \sum_{i=1}^{n} \vec L_i=\sum_{i=1}^{n} \vec r_i \times m_i \vec v_i</math>|id=4}} dove <math>\vec r_i </math> è la distanza del punto materiale dal polo arbitrariamente scelto. Il polo può essere in moto rispetto al sistema di riferimento. == Centro di massa == [[File:centro di massa.jpg|thumb|left|240px|Centro di massa di un sistema di quattro sfere di massa diversa]] Si definisce centro di massa di un sistema di ''n'' punti materiali, il punto geometrico le cui coordinate sono date da: {{Equazione|eq=<math>\vec r_{CM} = \frac{m_1 \vec r_1 + m_2 \vec r_2 + \cdots + m_n \vec r_n}{M}</math> = <math> \frac{\displaystyle\sum_{i=1}^{n} m_i \vec r_i}{\displaystyle\sum_{i=1}^{n} m_i}</math>|id=5}} dove ''M'' = ''m''₁ + ''m''₂ + ... + ''m''_''n'' è la massa totale del sistema e le quantità <math>\vec r_i </math> sono i raggi vettori dei punti materiali rispetto al sistema di riferimento usato. La posizione tiene conto in un certo senso (è una media pesata) del contributo delle singole masse di ciascun punto: masse maggiori contribuiscono in maniera preponderante. Un esempio potrebbe essere il nostro sistema solare considerato un centro del sistema di riferimento un punto al di fuori di esso: la posizione del centro di massa sarebbe quasi coincidente con quella del nostro sole che ne detiene il 99.9% della massa totale. In un sistema di coordinate cartesiane la posizione del centro di massa è: :<math>x_{CM} = \frac{\displaystyle\sum_{i=1}^{n} m_i x_i}{M}\qquad y_{CM} = \frac{\displaystyle\sum_{i=1}^{n} m_i y_i}{M}\qquad z_{CM} = \frac{\displaystyle\sum_{i=1}^{n} m_i z_i}{M}</math> La posizione del centro di massa non dipende dal sistema di riferimento scelto, mentre le coordinate dipendono dal sistema scelto. Se i punti del sistema sono in movimento anche il centro di massa è in movimento e possiamo definire la velocità del centro di massa come: :<math>\vec v_{CM}=\frac {d \vec r_{CM}}{dt}=\frac{\sum_{i=1}^{n} m_i \frac {d \vec r_i}{dt}}{\sum_{i=1}^{n} m_i}=\frac{\sum_{i=1}^{n} m_i \vec v_i}{M}=\frac {\vec P}{M}</math> {{Equazione|eq=<math>\vec P=M\vec v_{CM}</math>|id=6}} Cioè la quantità di moto del sistema è data dal prodotto della massa totale per la velocità del centro di massa. La quantità di moto totale (<math>\vec P\ </math>) caratterizza la parte traslatoria del moto. Se il sistema di punti materiali ruota intorno ad un punto o un asse, il valore medio della quantità di moto è nullo, ma non quello istantaneo. ===Prima equazione cardinale=== L'accelerazione del centro di massa è quindi: :<math> \vec a_{CM}=\frac {d \vec v_{CM}}{dt}= \frac{\sum_{i=1}^{n} m_i \frac {d \vec v_i}{dt}}M=\frac{\sum_{i=1}^{n} m_i \vec a_i}M</math> Per ogni singolo punto materiale possiamo scrivere: :<math>m_i\vec a_i=\vec F_i=\vec F_i^{E}+\vec F_i^{I}</math> Facendo la sommatoria di entrambi i membri si ha che: :<math>\sum_{i=1}^{n}m_i\vec a_i=M\vec a_{CM}=\sum_{i=1}^{n}\vec F_i^{E}+\sum_{i=1}^{n}\vec F_i^{I}=\vec R^E</math> Quindi: {{Equazione|eq=<math>M\vec a_{CM}=\vec R^E</math>|id=7}} Che è detta la I equazione cardinale della meccanica che è l'estensione della II legge della dinamica del punto materiale. === Conservazione della quantità di moto === [[Immagine:Newtons cradle animation book.gif|thumb|right|200px|Il pendolo di Newton, esempio di conservazione della quantità di moto.]] Se il sistema è isolato, cioè non agisce nessuna forza esterna su di esso, si avrà che l'accelerazione del centro di massa sarà nulla. Di conseguenza, anche la derivata della quantità di moto del centro di massa nel tempo sarà nulla, implicando il fatto che essa sia una costante :<math>\vec P=M\vec v_{CM}=costante</math> Notiamo che questo non comporta che le singole parti del sistema siano ferme. Nell'esempio mostrato in figura la quantità di moto passa da una sfera alla successiva e la quantità di moto di una sfera che urta l'inizio della catena viene trasferita con passaggi successivi fino all'ultima sfera. Se non agiscono forze esterne quindi il moto del centro di massa è rettilineo uniforme. Quindi le forze interne determinano il moto all'interno del sistema, ma non riescono a cambiare la quantità di moto totale di un sistema. Notiamo che essendo M costante si ha che anche la velocità del centro di massa rimane costante. Il caso dei sistemi a [[w:Moto_dei_corpi_di_massa_variabile|massa variabile]] che è una caratteristica ad esempio della propulsione dei [[w:Motore_a_reazione|mezzi a reazione]] implica necessariamente la presenza di forze esterne e quindi non viene inquadrata nell'ambito di questo caso specifico. Un caso particolarmente interessante da studiare, che è compreso nei casi in cui si conserva la quantità di moto, è l'urto che verrà discusso in seguito. In tale processo le forze interne di breve durata, quindi impulsive, sopravanzano tutte le forze esterne e quindi nella fase dell'urto si conserva la quantità di moto totale del sistema. == Momento angolare == Nello studio della dinamica del punto materiale è stato introdotto il concetto di [[Fisica_classica/Energia_e_lavoro#Momento angolare|momento angolare]], ma studiando la dinamica del singolo punto materiale era una definizione con scarso interesse. Nella dinamica dei sistemi, tale grandezza ha un notevole interesse, specialmente nello studio della rotazione di insieme dei corpi. Il momento angolare totale di un sistema di punti è per estensione della definizione di momento angolare: :<math>\vec L = \sum_{i=1}^{n} \vec L_i=\sum_{i=1}^{n} \vec r_i \times m_i \vec v_i</math> Dove <math>\vec r_i </math> è il vettore diretto dal polo (unico per il sistema) e l'i-esimo punto materiale. Per quanto riguarda il momento delle forze, rispetto allo stesso polo, possiamo separare il contributo delle forze interne da quelle esterna nel calcolo del momento delle forze, definendo il momento totale delle forze esterne: :<math>\vec \tau^{est}=\sum_i \vec r_i \times \vec F^{est}_i</math> e quello delle forze interne: :<math>\vec \tau^{int}=\sum_{i=1}^{n} \vec r_i \times \vec F^{int}_i=0</math> La ragione del fatto <math>\vec \tau^{int}\equiv 0</math> dipende dal fatto che le forze interne tra due punti qualsiasi del sistema sono uguali e contrarie ed agiscono sulla stessa direttrice. Quindi qualsiasi sia la scelta del polo il momento totale delle forze interne è nullo. ===Seconda equazione cardinale=== Se deriviamo il momento angolare totale rispetto al tempo: :<math>\frac{d\vec L}{dt}=\sum_{i=1}^{n} \frac{d \vec r_i}{dt} \times m_i \vec v_i + \sum_{i=1}^{n} \vec r_i \times m_i \frac {d \vec v_i}{dt}=\sum_{i=1}^{n} \frac{d \vec r_i}{dt} \times m_i \vec v_i + \sum_{i=1}^{n} \vec r_i \times \vec F^{est}_i+\sum_{i=1}^{n} \vec r_i \times \vec F^{int}_i</math> :<math>\frac{d\vec L}{dt}=\sum_{i=1}^{n} \frac{d \vec r_i}{dt} \times m_i \vec v_i + \vec \tau^{est}</math> Se il polo è fisso cioè se la sua velocità rispetto al sistema di riferimento è nulla si ha che: <math>\frac{d \vec r_i}{dt} \equiv \vec v_i </math> e quindi il primo termine è nullo. Se invece il polo si muove con velocità <math>\vec v_O </math> allora: :<math>\frac{d \vec r_i}{dt}=\vec v_i-\vec v_O </math> In tale caso: {{Equazione|eq=<math>\frac{d\vec L}{dt}=\sum_{i=1}^{n} (\vec v_i-\vec v_O) \times m_i \vec v_i + \vec \tau^{est}=-\vec v_O\times \sum_{i=1}^{n} m_i \vec v_i + \vec \tau^{est}= =-\vec v_O\times \vec P + \vec \tau^{est}=-M\vec v_O\times \vec v_{CM} + \vec \tau^{est}</math>|id=8}} questa è detta la II equazione cardinale. Nel caso di un polo fisso o coincidente con il centro di massa tale equazione si semplifica in: {{Equazione|eq=<math>\frac{d\vec L}{dt}=\vec \tau^{est}</math>|id=9}} cioè la derivata del momento angolare del sistema è pari al momento totale delle sole forze esterne. ===Conservazione del momento angolare=== [[File:BehoudImpulsmoment.ogv|frame|right|Esempio di conservazione del momento angolare]] Il momento angolare di un sistema è costante nel tempo se è nullo il momento delle forze esterne che agiscono su di esso e il polo è o fisso o coincidente con il centro di massa. In questi casi si ha che: :<math>\frac{d\vec L}{dt}=0</math> Un esempio di conservazione del momento angolare è mostrato in figura, in cui si vede una persona seduta, isolata con un oggetto con una elevato momento angolare, se prova a cambiare la direzione del momento angolare con forze interna, a causa della conservazione del momento angolare, il supporto su cui si trova si mette a ruotare. Un altro esempio è dato dal moto centrale in cui ad esempio nel moto della comete intorno al Sole, con una orbita ellittica molto schiacciata, la velocità è molto elevata nelle vicinanze del Sole e diminuisce grandemente quanto la cometa si allontana dal polo (il Sole). === Relazione tra momento delle forze, energia e potenza === Una forza esegue un lavoro spostando il suo punto di applicazione. In maniera analoga, se un momento di una forza fa eseguire a un punto materiale che compie una traiettoria circolare uno spostamento angolare portandolo da un angolo ''θ''₁ ad uno ''θ''₂, esegue un lavoro pari a: :<math> W = \int_{\theta_1}^{\theta_2} |\tau|\ \mathrm{d}\theta</math> attorno al centro di rotazione. La cosa appare chiara se il momento della forza che agisce è una coppia di forze, quindi con risultante nulla, e si ha una coppia di punti materiali ruotanti attorno ad un centro comune. Infatti è possibile dimostrare come l'aumento/diminuzione di energia cinetica sia proprio data da tale espressione. La potenza è il lavoro fatto nell'unità di tempo e quindi se il momento della forza agente rimane costante si ha che: :<math> P = \vec \tau \cdot \vec {\omega} \ </math> con una evidente analogia con la potenza di una forza. == Sistema di riferimento del centro di massa == Nella dinamica dei sistemi di punti materiali si definisce '''sistema di riferimento del centro di massa''' un sistema di riferimento con le seguenti caratteristiche: * L'origine degli assi si trova nel [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Centro di massa|centro di massa]]. * Gli assi sono sempre paralleli rispetto a quelli di un sistema di riferimento inerziale. * E' un sistema di riferimento inerziale solo se la risultante delle forze esterne è nulla. Il moto del sistema di riferimento del centro di massa è solo traslatorio, inoltre se l'accelerazione del centro di massa è nulla il moto è rettilineo uniforme. Nello studio dell'urto in cui le forze impulsive interne rendono trascurabili le forze esterne il sistema di riferimento del centro di massa si considera un sistema inerziale nel momento dell'urto. Se indichiamo con un apice le grandezze relative al sistema di riferimento del centro di massa e senza apice quelle del sistema inerziale parallelo, avremo che per il generico elemento del sistema di punti materiali, la relazione tra le coordinate nel sistema inerziale e quella del centro di massa è data da: :<math>\vec r_i=\vec r'_i+\vec r_{CM}</math> Il pedice CM si riferisce al centro di massa. Ma anche: :<math>\vec v_i=\vec v'_i+\vec v_{CM}</math> Ovviamente <math>\vec r'_{CM}=0</math> e <math>\vec v'_{CM}=0</math> Quindi essendo l'espressione della velocità del centro di massa (l'espressione è valida in qualsiasi sistema di riferimento): :<math>\vec v'_{CM}=\frac {\sum m_i\vec v'_i}{\sum m_i}</math> Di conseguenza: :<math>\sum m_i\vec v'_i=0</math> Quindi la quantità di moto totale è nulla nel sistema di riferimento del centro di massa, anche se le quantità di moto dei singoli elementi <math>m_i\vec v'_i</math> sono in generale diversi da 0. L'energia totale del sistema di riferimento del centro di massa sempre minore rispetto a quella di qualunque altro sistema di riferimento inerziale essendo <math>\vec v'_{CM}=0</math>. {{Cassetto| titolo=Dimostrazione| testo= Consideriamo un sistema inerziale qualsiasi e il sistema del centro di massa ad esso associato. L'energia cinetica nel sistema inerziale è dato da: :<math>E_k=\frac 12 \sum m_i(\vec v'_i+\vec v_{CM})^2=\frac 12 \sum m_i{v'_i}^2+\frac 12 v_{CM}^2\sum m_i+\vec v_{CM}\cdot \sum m_i\vec v'_i </math> L'ultimo termine è nullo essendo la quantità di moto totale nel sistema di riferimento del centro di massa. Quindi la relazione in forma più compatta è: :<math>E_k=E'_k+E_{kCM}</math> Avendo definito l'energia cinetica dovuta al moto del centro di massa <math>E_{kCM}=\frac 12 v_c^2\sum m_i</math>, . Quindi: :<math>E'_k=E_k-E_{kCM}</math> Essendo <math>E_{kCM}\ge 0</math> si ha che sempre <math>E'_k\le E_k</math> come si voleva dimostrare. }} Per quanto riguarda i momenti delle forze, solo le forze esterne danno un contributo al momento delle forze. Inoltre la [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Seconda equazione cardinale|seconda equazione cardinale]] diviene semplicemente: :<math>\frac{d\vec L'}{dt}=\vec \tau'^{est}</math> == Teoremi di König == Tali teoremi permettono di separare nel moto dei sistemi di particelle la parte del moto che è dovuta al movimento del centro di massa e quella rispetto al sistema di riferimento del centro di massa. La parte del moto dovuta al movimento del centro di massa può essere modificata solo da forze e momenti esterni. Il concetto di sistema di riferimento del centro di massa, in genere non inerziale, viene messo in relazione con un sistema di riferimento inerziale. Il primo di questi teoremi riguarda il momento angolare ed il secondo l'energia cinetica . === Primo teorema di König === Il primo teorema di König, dovuto a [[w:Johann Samuel König|J. S. König]], afferma che il momento angolare di un sistema '''qualsiasi''' è la somma del momento angolare dovuto al moto del centro di massa e del momento angolare del sistema di riferimento del centro di massa. La dimostrazione parte dalla definizione di momento angolare totale di un sistema di punti, che è la somma dei momenti angolari di ogni suo componente: :<math>\vec L = \sum\limits_{i} \vec r_{i} \times m_{i} \vec v_{i}</math> Poiché il vettore che descrive la posizione di ogni punto può essere scritto come la somma della posizione del centro di massa e la posizione del punto rispetto al centro di massa: :<math>\vec r_{i} = \vec r_{CM} + \vec r^{\ '}_{i}</math> ed analogamente: :<math>\vec v_{i} = \vec v_{CM} + \vec v^{\ '}_{i}</math> si ottiene: :<math>\bar L = \sum\limits_{i} (\vec r_{CM} + \vec r^{\ '}_{i}) \times m_{i} (\vec v_{CM} + \vec v^{\ '}_{i})</math> Esplicitando la relazione: :<math>\vec L = \sum\limits_{i} \vec r^{\ '}_{i} \times m_{i} \vec v^{\ '}_{i} + \left(\sum\limits_{i} m_{i}\vec r^{\ '}_{i}\right) \times \vec v_{CM} + \vec r_{CM} \times \sum\limits_{i} m_{i} \vec v^{\ '}_{i} + \sum\limits_{i} \vec r_{CM} \times m_{i} \vec v_{CM}</math> Il secondo e il terzo termine sono entrambi nulli per definizione di centro di massa, cioè: :<math> \sum m_{i} \bar r^{\ '}_{i} = 0</math> :<math> \sum m_{i} \bar v^{\ '}_{i} = 0</math> Rimangono solo il primo termine che rappresenta il momento angolare del sistema rispetto al centro di massa e il quarto che rappresenta il momento angolare del centro di massa: {{Equazione|eq=<math> \bar L = \sum\limits_{i} \vec r^{\ '}_{i} \times m_{i} \vec v^{\ '}_{i}+M \vec r_{CM} \times \bar v_{CM}</math>|id=10}} Nel secondo termine al secondo membro la massa è pari a quella totale del sistema. '''Quindi il momento angolare totale di un sistema in un sistema di riferimento inerziale è pari alla somma del momento angolare del sistema rispetto al centro di massa e a quello dovuto al moto del centro di massa.'''. === Secondo teorema di König === Analogamente riprendendo l'espressione della velocità dei singoli punti: :<math>E_k=\sum\limits_{i}\frac 12m_iv_i^2=\sum\limits_{i}\frac 12m_i( \vec v_{CM} + \vec v^{\ '}_{i})^2=\frac 12M v_{CM}^{2}+(\sum\limits_{i}m_i \vec v^{\ '}_{i})\cdot \vec v_{CM}+\sum\limits_{i}\frac 12 m_i {v^{\ '}_{i}}^2</math> Il secondo termine è nullo per cui se definiamo, l'energia cinetica dovuta al moto del centro di massa con: :<math>E_{k,CM}=\frac 12M\vec v_{CM}\!</math> l'energia cinetica dei vari elementi del sistema rispetto al centro di massa con: :<math>E_{k}^{\ '}=\sum\limits_{i}\frac 12m_i\vec {v^{\ '}_{i}}^2 \!</math> Possiamo scrivere in forma compatta: {{Equazione|eq=<math>E_k=E_{k,CM}+E_{k}^{\ '} \,\!</math>|id=11}} ovvero che '''l'energia cinetica di un sistema è la somma dell'energia cinetica dovuta al moto del centro di massa e di quella rispetto ad esso'''. == Energia cinetica == Come abbiamo visto in precedenza all'inizio del modulo l'energia cinetica è data dalla somma delle energie cinetiche dei punti costituenti il sistema. Sappiamo però che l'energia cinetica è legata al lavoro tramite la relazione <math>W=\Delta E_k\,\!</math> ma nel caso di più punti materiali il lavoro viene fatto dalle forze esterne ed anche da quelle interne se vi è una variazione delle posizioni reciproche dei corpi e quindi l'espressione generale diventa {{Equazione|eq=<math>W^{est}+W^{int}=\Delta E_k\,\!</math>|id=12}} dove <math>\Delta E_k\,\!</math> è l'energia cinetica totale. Vale anche per il sistema di punti che, nel caso le forze interne e le forze esterne siano conservative si ha una conservazione dell'energia cinetica totale con: :<math>W=\Delta (E_k+E_p)=\Delta E_M= costante\,\!</math>. Anche in questo caso se una delle due risultanti delle esterne od interne non è conservativa il lavoro è espresso dall'espressione: :<math>W_{nc}=\Delta E_m\,\!</math>. ==Bibliografia== * {{cita libro||P. Mazzoldi, M. Nigro e C. Voci|Elementi di Fisica (Meccanica e Termodinamica)|2007|Edises|ISBN 978-88-7959-418-9|ed=2}} [[Fisica_classica/Dinamica_del_corpo_rigido| Argomento seguente: Dinamica del corpo rigido]] [[Categoria:Fisica classica]] {{Avanzamento|100%}} lrzk8yrc7lg1fqz9umzkan8uxt0g7x3 0 8857 498451 428243 2026-05-25T09:26:02Z Pasquale.Carelli 528 spostate delle figure 498451 wikitext text/x-wiki {{capitolo |Libro=Fisica classica |NomeLibro=Fisica classica |CapitoloPrecedente=Urti |NomePaginaCapitoloPrecedente=Fisica_classica/Urti |CapitoloSuccessivo=Termodinamica |NomePaginaCapitoloSuccessivo=Fisica classica/Definizioni_termodinamica }} {{fisica classica}} [[File:Cavendish_Experiment.png|thumb|450px|left|Esperimento di Cavendish]] La legge di gravitazione universale stabilisce che ogni [[w:Punto_materiale|punto materiale]] attrae ogni altro punto materiale con una forza che è diretta lungo la congiungente dei due punti. La forza è proporzionale al prodotto delle due masse e inversamente proporzionale all'inverso del quadrato della loro distanza. [[w:Isaac_Newton|Newton]] quando fece questa affermazione dimostrò che grandi masse e con [[w:Simmetria_(fisica)|simmetria sferica]] si comportano come se le loro masse fossero concentrate nel loro [[w:Teorema_del_guscio_sferico|centro]]. Questa è una legge universale derivata da osservazioni sperimentali su corpi celesti. Ma il primo test della legge tra masse in laboratorio è dovuto a [[w:Esperimento_di_Cavendish|Cavendish]] nel 1798 cioè 111 anni dopo la pubblicazione dei ''Principia'' di Newton. La legge di Newton è stata superata dalla teoria della [[w:Relatività_generale|relatività generale]] di [[w:Albert_Einstein|A. Einstein]], ma continua ad essere un’eccellente approssimazione nella maggior parte delle applicazioni. Solo quando è necessaria estrema precisione, o quando si è in presenza di campi gravitazionali particolarmente intensi o per orbite di pianeti molto vicine alle stelle come quella di [[w:Mercurio_(astronomia)|Mercurio]], l’interpretazione classica della gravitazione perde di validità. == La legge di Gravitazione Universale == [[File:NewtonsLawOfUniversalGravitation.svg|200px|Schema sull'attrazione di due masse]] Ogni punto materiale attrae ogni altro punto materiale con una forza lungo la congiungente di entrambi i punti. La forza è proporzionale al prodotto delle due masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra di essi. : <math>\mathbf{F}_{12} = - G {m_1 m_2 \over {\vert \mathbf{r}_{12} \vert}^2} \, \mathbf{\hat{r}}_{12} </math> <br/>dove: * '''F'''₁₂ è la forza tra le masse; * ''G'' è la [[w:Costante_di_gravitazione_universale|costante gravitazionale]](6.673×10⁻¹¹&nbsp;N&#8201;'''·'''&#8201;(m/kg)²); * ''m''₁ è la prima massa; * ''m''₂ è la seconda massa; * |'''r'''₁₂| = |'''r'''₂ − '''r'''₁| è la distanza tra i due punti materiali. * <math> \mathbf{\hat{r}}_{12} = \frac{\mathbf{r}_2 - \mathbf{r}_1}{\vert\mathbf{r}_2 - \mathbf{r}_1\vert} </math> è il versore tra i due punti. == Le leggi di Keplero == Le [[w:Leggi_di_Keplero|leggi di Keplero]] derivate dalle precise osservazioni di [[w:Tycho_Brahe|Tycho Brahe]] sono le seguenti: === Prima Legge di Keplero === I pianeti girano intorno al sole formando orbite [[w:Ellisse|ellittiche]] e il sole occupa uno dei due fuochi. Il pianeta girando intorno al sole si troverà in un punto più vicino al sole detto perielio, in un punto più lontano detto afelio. ====Dimostrazione==== [[File:Potenziale efficace Keplero.svg|thumb|left|302x302px|Grafico del potenziale efficace kepleriano in funzione del raggio. Per valori di eccentricità minori di uno, il potenziale presenta due punti di inversione in corrispondenza dei valori <math>r_\text{min}</math> e <math>r_\text{max}</math>. Pertanto l'orbita nello spazio delle coordinate è limitata alla corona circolare delimitata dalle circonferenze di tali raggi. In particolare, la traiettoria è tangente a ciascuna circonferenza in punti distanti tra loro <math>\pi</math>: si tratta pertanto di ellissi. Per <math>r = r_*</math>, in corrispondenza del minimo del potenziale, l'eccentricità è nulla, nello spazio delle fasi l'orbita si riduce al punto ellittico e la traiettoria del corpo è circolare. ]] Innanzitutto il problema bidimensionale del moto in campo centrale può essere facilmente ridotto a un caso unidimensionale utilizzando la definizione del [[w:potenziale efficace|potenziale efficace]]. Le equazioni del moto, infatti, possono essere riscritte considerando la forma :<math>V_\text{eff} = \frac{L^2}{2r^2} + V(r) = \frac{L^2}{2r^2} - \frac{k}{r}</math> In un moto in campo centrale, la relazione tra l'angolo <math>\theta</math> e la distanza dall'origine <math>r</math> è data dall'integrale: :<math>\theta = \int \frac{L/r^2\, \mathrm{d}r}{\sqrt{2(E-V_\text{eff}(r))}} = \arccos \frac{L/r - k/L}{\sqrt{(2E + k^2/L^2)}}</math> dove la costante integrativa è stata posta uguale a zero. Ciò significa che l'integrale viene calcolato a partire dal [[w:Argomento_del_pericentro|pericentro]] dell'orbita. Definendo ora le quantità: :<math>p = L^2/k, \qquad e = \sqrt{1 + 2EL^2/k^2}</math> e invertendo opportunamente l'espressione di <math>\theta</math> si giunge all'equazione :<math>r = \frac{p}{1+e\cos\theta} </math>. Questa altro non è che l'espressione di una qualunque [[w:sezione conica|conica]] in coordinate polari centrata in un fuoco. Se <math>e<1, </math> questa rappresenta un'ellisse con [[w:Eccentricità (matematica)|eccentricità]] <math>e</math> e semilato retto <math>p</math>. In particolare, è possibile ottenere i valori dei semiassi <math>a</math> e <math>b</math>: <math>a = \frac{p}{1-e^2} = \frac{L^2/k}{1-1-2EL^2/k^2} = -\frac{k}{2|E|}</math> <math>b= \frac{p}{\sqrt{1-e^2}} = \frac{L^2/k}{\sqrt{1-1-2EL^2/k^2}} = \frac{L}{2|E|} </math> === Seconda Legge di Keplero === La velocità areolare con cui il raggio vettore spazza l'orbita è costante. La velocità areolare, in questo caso, è la derivata temporale della superficie spazzata dal raggio vettore che congiunge il sole con un pianeta. ====Dimostrazione==== Introducendo un sistema di [[w:coordinate polari|coordinate polari]] <math>(r, \theta) </math>, con i rispettivi [[w:versore|versori]] <math>(\mathbf\hat{r}, \mathbf\hat{\theta}) </math> si ha, banalmente <math>\mathbf{r} = r\mathbf\hat{r} </math>. Derivando tale quantità rispetto al tempo, si ottiene (applicando la regola della derivazione del prodotto e ricordando che: :<math>\mathbf\dot\hat{r} = \dot{\theta}\mathbf\hat{\theta} </math>, <math>\mathbf\dot\hat{\theta} = - \dot{\theta}\mathbf\hat{r} </math> :<math>\mathbf\dot{r} = \dot{r}\mathbf\hat{r} + r\dot{\theta}\mathbf\hat{\theta} </math> Ora, considerando per semplicità la massa unitaria, il [[w:momento angolare|momento angolare]] <math>\mathbf{L} </math> vale (sfruttando le proprietà del [[w:prodotto vettoriale|prodotto vettoriale]]) :<math>\mathbf{L} = \mathbf{r} \times \mathbf\dot{r} = \mathbf{r} \times \dot{r}\mathbf\hat{r} + \mathbf{r} \times r\dot{\theta}\mathbf\hat{\theta} = r\dot{\theta}(\mathbf{r}\times\mathbf\hat\theta) = r^2 \dot\theta (\mathbf\hat{r} \times \mathbf\hat\theta) = r^2 \dot\theta </math> diretto ortogonalmente al piano in cui si svolge il moto. Per la legge di conservazione del momento angolare, segue che la quantità <math> r^2 \dot\theta </math> è un integrale del moto. Considerando la velocità areolare <math>C </math> come derivata temporale dell'area spazzata dal raggio vettore, si ha: :<math>\mathrm{d}S = \frac{1}{2}r^2\dot\theta\mathrm{d}t </math> Infatti, considerando un angolo <math>\mathrm{d}\theta = \dot\theta \mathrm{d}t </math>, l'area spazzata nell'intervallo temporale infinitesimo, l'elemento d'area è data dalla metà del quadrato di <math>r </math> per l'angolo al centro. Eseguendo la derivata, <math>C = \frac{\mathrm{d}S}{\mathrm{d}t} = \frac{1}{2} r^2 \dot\theta = \frac{1}{2}L </math>. Pertanto la velocità areolare è un integrale del moto.<ref name=":0">{{Cita libro|autore = Vladimir Igorevič Arnold|titolo = Metodi matematici della meccanica classica|anno = 2010|editore = Editori Riuniti University Press|città = Roma|wkautore = Vladimir Igorevič Arnol'd|pp = 36-44}}</ref> Si può notare come la validità della seconda legge sia del tutto indipendente dall'espressione del potenziale considerato, essa infatti è una proprietà di tutti i potenziali centrali. === Terza Legge di Keplero === Il quadrato del periodo di rivoluzione è proporzionale al cubo del semiasse maggiore dell'orbita cioè: :<math>T^2=kr^3 \,\!</math> ====Dimostrazione==== Nelle espressioni di <math>a</math> e <math>b</math> ricavate dalla prima legge di Keplero, si può notare come il semiasse maggiore <math>a</math> sia dipendente solo dall'energia totale del sistema, mentre il semiasse minore sia anche funzione del momento angolare. Poiché il periodo di rotazione, nel moto in campo centrale, è funzione della sola energia, questo fatto permette di inferire per il periodo una relazione solo riguardante il semiasse maggiore dell'ellisse. In particolare, si avrà (essendo <math>\pi a b</math> l'area dell'ellisse e <math>C</math> la velocità areolare, il cui valore è costante e uguale a <math>L/2</math>). <math>T(E) = \frac{\pi a b}{C} = \pi \frac{k}{2|E|} \frac{L}{\sqrt{2|E|}}\frac{2}{L} = \pi k \frac{\sqrt2}{2}|E|^{-3/2} </math> Ora, recuperando l'espressione di <math>a </math> in funzione dell'energia si ha <math>|E| = \frac{k}{2a} </math>, sostituendo tale valore nell'equazione precedente si ottiene <math>T(E) = \pi k \frac{\sqrt{2}}{2}\left(\frac{2a}{k}\right)^{3/2} </math> da cui si deduce che <math>T^2 \propto a^3 </math> come afferma appunto la terza legge di Keplero. == Campo gravitazionale == Il campo gravitazionale è un [[w:Campo_vettoriale|campo vettoriale]] che descrive la forza gravitazionale che sarebbe applicata su un corpo di massa unitaria in ogni dato punto dello spazio. E' pari alla [[w:Accelerazione_di_gravità|accelerazione di gravità]] in quel punto. E' una generalizzazione della forma vettoriale, che diventa particolarmente utile se più di sue oggetti sono coinvolti (ad esempio per un razzo tra la terra e la luna. Per 2 oggetti (ad esempio oggetto 2 il razzo, oggetto 1 la terra), si scrive semplicemente '''r''' invece di '''r'''₁₂ ed ''m'' invece of ''m''₂ e definiamo il campo gravitazionale '''g'''('''r''') come: : <math>\mathbf g(\mathbf r) = - G {m_1 \over {{\vert \mathbf{r} \vert}^2}} \, \mathbf{\hat{r}} </math> Così che si può scrivere: : <math>\mathbf{F}( \mathbf r) = m \mathbf g(\mathbf r). </math> Questa formulazione dipende dagli oggetti che danno origine al campo. Le dimensioni fisiche del campo sono quelle di una accelerazione e nel [[w:Sistema_internazionale_di_unità_di_misura|Sistema Internazionale]] si misura in m/s². Il campo gravitazionale è un [[w:Campo_vettoriale_conservativo|campo conservativo]]; questo significa che il lavoro fatto dalla gravità da un posizione ad un'altra è indipendente dal percorso seguito. Di conseguenza esiste un potenziale gravitazionale ''V''('''r''') tale che: :<math> \mathbf{g}(\mathbf{r}) = - \nabla V( \mathbf r).</math> Se ''m''₁ è una massa puntiforme o la massa di una sfera con densità che dipende solo dalla distanza ''r'' dal centro della sfera (un corpo a simmetria radiale, il campo gravitazionale '''g'''('''r''') all'interno come all'esterno il campo gravitazionale dipende solo dalla distanza ''r''. In particolare all'esterno della sfera: : <math> V(r) = -G\frac{m_1}{r}. </math> Applicando la [[w:Teorema_del_flusso#Campo_gravitazionale|legge di Gauss]] nel caso gravitazionale ad un corpo simmetrico radialmente, il campo gravitazionale si ricava dalla equazione: :<math> \int_{A}\,\,\mathbf{g(r)}\cdot d\mathbf{A} = -4\pi G M_{int} </math> Dove <math>A</math> è una superficie chiusa e <math> M_{int}</math> è la massa all'interno della superficie. Perciò, per una sfera vuota di raggio <math>R</math> e massa totale <math>M</math> :<math>|\mathbf{g(r)}| = \begin{cases} 0, & \mbox{if } r < R \\ \\ \dfrac{GM}{r^2}, & \mbox{if } r \ge R \end{cases} </math> Per una sfera piena uniforme di raggio <math>R</math> e massa totale <math>M</math>: :<math>|\mathbf{g(r)}| = \begin{cases} \dfrac{GM r}{R^3}, & \mbox{if } r < R \\ \\ \dfrac{GM}{r^2}, & \mbox{if } r \ge R \end{cases} </math> == Lavoro della forza gravitazionale == Calcoliamo il lavoro di una forza gravitazionale: <math>dW=\vec F \cdot d \vec s= -G \frac {m_1 m_2}{r^2} \vec u d \vec s=-G \frac {m_1 m_2}{r^2} dr = -\Delta E_p</math>. Otteniamo l'espressione dell''''energia potenziale gravitazionale''': :<math>E_p =-G \frac {m_1 m_2}{r}</math> Questa espressione, se noi prendiamo come convenzione che all'infinito <math>E_p=0\ e\ F=0 \,\!</math>, notiamo che avvicinandosi ad una massa che genera un campo gravitazionale il lavoro è positivo e quindi si acquista energia cinetica e di conseguenza velocità. Anche in questo caso isoliamo il contributo di una delle due masse ed otteniamo <math>V=-G \frac {m}{r}</math> e di conseguenza :<math>\vec G= -\vec{\operatorname{grad}}\, V = - \nabla V</math> come ci si doveva aspettare in presenza di un campo conservativo. ==Note== <references/> [[Categoria:Fisica classica|Gravitazione]] {{Avanzamento|75%|1 lug 2015‎}} nxy4w6kh5cvpt2iqgzmogo1b24ub1d7 0 9060 498425 478386 2026-05-24T17:56:43Z Pasquale.Carelli 528 spostate delle figure 498425 wikitext text/x-wiki {{capitolo |Libro=Fisica classica |NomeLibro=Fisica classica |CapitoloPrecedente=Dinamica dei sistemi di punti materiali |NomePaginaCapitoloPrecedente=Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali |CapitoloSuccessivo=Urti |NomePaginaCapitoloSuccessivo=Fisica classica/Urti }} {{fisica classica}} = Definizione di [[w:Corpo_rigido|corpo rigido]] = [[File:Flight dynamics with text.svg|left|thumb|Una rappresentazione grafica dei 3 angoli che caratterizzano un corpo rigido]] Un sistema di punti che mantengano fissa la loro distanza reciproca viene chiamato '''corpo rigido'''; ovviamente questa è sempre una semplificazione per permetterci di trattare alcune caratteristiche del moto di un corpo. In quanto la perfetta [[w:Deformazione|indeformabilità]] di un corpo non è possibile, sicuramente l'approssimazione è molto buona per alcuni tipi di oggetti compatti fatti di materiali come l'[[w:Acciaio|acciaio]], [[w:vetro|vetro]], l'[[w:Alluminio|alluminio]], ma anche il [[w:legno|legno]], non certamente oggetti in [[w:gomma|gomma]] o in metalli morbidi come l'[[w:indio|indio]] che non possono considerarsi rigidi. La descrizione completa della dinamica di un corpo rigido è possibile se si conosce la posizione nello spazio di un suo generico punto (in genere si sceglie il centro di massa) e di tre angoli come mostrato nella figura a fianco. La posizione del centro di massa, anche se il centro di massa è al di fuori del corpo, è immutabile nel tempo rispetto agli altri punti del corpo rigido, quindi in genere per determinare il moto di un corpo rigido si studia la traiettoria del centro di massa e di un asse di riferimento inerziale con origine sul centro di massa. Non variando le distanze tra i punti la risultante delle forze interne al sistema sono nulle come anche il loro momento, per cui le equazioni cardinali della meccanica si riducono a: {{Equazione|eq=<math>\vec R=M\vec a_{CM}\ </math>|id=1}} {{Equazione|eq=<math>\vec \tau=\frac{d \vec L}{dt}\ </math>|id=2}} Abbiamo omesso l'apice ext che è pleonastico poiché solo le forze e i momenti esterni possono variare lo stato di moto di un corpo rigido. Inoltre per quanto riguarda l'energia cinetica solo il lavoro <math>W\ </math> delle forze e dei momenti delle forze esterne può provocare una variazione della energia cinetica del corpo: {{Equazione|eq=<math>\Delta E_k =W\ </math>|id=3}} Il moto di un corpo rigido può essere molto complicato in quanto nel caso generale tutte e sei le grandezze fisiche che lo descrivono (la posizione del centro di massa e i tre angoli) possono variare nel tempo e nello spazio. Vi sono due casi particolari più semplici che è possibile considerare per semplificare la trattazione: il moto traslatorio ed il moto rotatorio. == Moto traslatorio == [[File:Translation_of_Itokawa.svg|left|thumb|Movimento puramente traslazionale di un corpo rigido]] Esaminiamo il caso di un moto solo traslatorio. In questo caso tutti i punti del corpo rigido descrivono traiettorie eguali come nella figura a fianco, quindi la velocità di ogni singolo punto del corpo coincide istante per istante con la velocità del centro di massa. Il moto è descritto in maniera analoga a quanto avviene per un punto materiale. Le grandezze fisiche di maggiore interesse sono l'energia cinetica e la quantità di moto totale del sistema. La dinamica del corpo è determinata da solamente la prima equazione cardinale della dinamica. :<math>\vec R=M\vec a_{CM}\ </math> La quantità di moto totale del sistema <math>\vec P=M\vec v_{CM}\ </math> e il momento angolare totale rispetto ad un polo che dista <math>\vec r_{CM}\ </math> dal centro di massa sono grandezze collegate. Infatti si mostra che dal [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Teoremi di König|primo teorema di König]] il momento angolare rispetto a tale asse si riduce: :<math> \bar L = \vec r_{CM} \times \vec P\ </math> Ma <math> \vec P </math> è la quantità di moto del sistema che dipende dalla sola [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Prima equazione cardinale|prima equazione cardinale]] della meccanica. Quindi la [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Seconda equazione cardinale| seconda equazione cardinale]]: :<math>\vec \tau=\frac{d\vec L}{dt}=\vec r_{CM} \times \frac {d\vec P}{dt}=\vec r_{CM}\times \vec R</math> non aggiunge alcuna informazione alla conoscenza della dinamica del corpo rigido, se il moto è puramente traslatorio. == Moto rotatorio == [[File:Rotation_barre_triangle_vitesses.svg|left|250px|thumb|Movimento puramente rotatorio di un'asta attorno al punto O ]] Esaminiamo il caso di un moto rotatorio attorno ad un asse fisso. In questo caso tutte le parti del corpo compiono delle orbite circolari attorno all'asse di rotazione e quindi si muovono con velocità istantanea tanto maggiore quanto sono distanti dall'asse di rotazione. Nella figura a fianco muovendosi l'asta con velocità angolare <math>\vec \omega\ </math> (senso antiorario, verso uscente dal piano di rotazione), la velocità dei singoli punti distanti <math>\vec R\ </math> da O, valgono <math>\vec \omega \times \vec R\ </math>. Se la velocità angolare è costante il moto dei singolo punti è circolare uniforme. Se la velocità angolare varia nel tempo vi debbono essere momenti delle forze esterne che causano tale moto rotatorio vario e la [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Seconda equazione cardinale| seconda equazione cardinale]] è l'unica necessaria a descrivere il moto: :<math>\frac{d\vec L}{dt}=\vec \tau</math> Se il centro di massa si trova sull'asse di rotazione essendo nulla la accelerazione del centro di massa: :<math>\vec a_{CM}=0\ </math> la [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Prima equazione cardinale|prima equazione cardinale]] è identicamente nulla. Ma anche se il centro di massa non si trova sull'asse di rotazione, come nella figura, il suo moto sarà una orbita circolare esattamente con tutti gli altri elementi, e quindi in media la forza risultante sarà nulla, quindi la prima equazione cardinale non aggiunge nulla alle informazioni della seconda equazione cardinale. === Convenzioni nel moto rotatorio dei corpi rigidi === Se la rotazione avviene attorno ad un asse fisso del corpo rigido nell'intervallo di tempo <math>dt\ </math> si avrà una rotazione di un angolo <math>d\theta\ </math>: viene convenzionalmente definito un vettore <math>\vec d\theta\ </math>, che ha come modulo l'angolo e come direzione l'asse di rotazione (se il senso è antiorario). Quindi una regione del corpo rigido, identificata dal vettore <math>\vec r\ </math> che congiunge l'asse di rotazione e la regione, si sposta durante la rotazione di un arco <math>\vec ds\ </math>: :<math>\vec ds=\vec d\theta \times \vec r\ </math> Di conseguenza poiché la direzione dell'asse di rotazione non cambia nel tempo, anche la velocità istantanea del punto rimane tangente alla traiettoria circolare: :<math>\vec v=\frac {\vec ds}{dt}=\frac {\vec d\theta}{dt} \times \vec r=\vec \omega \times \vec r \ </math> Se la velocità angolare non è costante l'accelerazione tangenziale vale: :<math>\vec a_t=\frac {d\vec v}{dt}=\frac {d\vec \omega}{dt} \times \vec r=\vec \alpha \times \vec r\ </math> L'accelerazione centripeta a causa della rigidità del corpo non ha un ruolo nella dinamica del sistema. Notiamo come i tre vettori <math>\vec d\theta\ </math>, <math>\vec \omega\ </math> ed <math>\vec \alpha\ </math> siano paralleli all'asse di rotazione e concordi con esso se il moto è antiorario. == Moto rototraslatorio == [[File:RollendWiel.png|left|250px|thumb|Esempio di moto rototraslatorio una sfera su una superficie con A il punto di contatto. Il punto A ha una velocità molto inferiore alle altre e non è rappresentata.]] Il moto traslatorio ed il moto rotatorio attorno ad un asse fisso sono descrivibili in maniera semplice. Ma il caso più generale è quello di un moto in cui contemporaneamente vi sia traslazione e rotazione attorno ad un asse che cambia nel tempo. Questo è il caso più generale che senza perdere di generalità può essere descritto per spostamenti infinitesimi. In cui si ha contemporaneamente una traslazione infinitesima e un rotazione infinitesima caratterizzate da una velocità istantanea <math>\vec v\ </math> ed una velocità angolare istantanea <math>\vec\omega\ </math>. La descrizione di un generico moto di un sistema rigido non è univoca. La figura è un esempio. Potrebbe essere una boccia lanciata su una superficie nel moto iniziale. Il punto di contatto con il suolo A trasla e contemporaneamente a causa della forza di attrito la sfera ruota attorno al punto di contatto. Vedremo nel seguito che dopo un certo tempo aumenta la rotazione e diminuisce la traslazione ed il punto di contatto è istantanamente fermo questo è il [[w:Moto_di_puro_rotolamento|moto di puro rotolamento]], che studieremo in seguito. Qui stiamo studiando un caso diverso in cui A si muove, ma le velocità dei due punti A,B,C,D,E sono diverse come appare dalla figura, ma concentriamo l'attenzione sulla velocità dei punti C e D rispetto ad A: :<math>\vec v_D=\vec v_A+\vec \omega \times \overrightarrow{AD}\ </math> :<math>\vec v_C=\vec v_A+\vec \omega \times \overrightarrow{AC}\ </math> Sottraendo membro a membro le due espressioni precedenti si ha che: :<math>\vec v_D-\vec v_C=\vec \omega \times (\overrightarrow{AD}-\overrightarrow{AC})\ </math> :<math>\vec v_D=\vec v_C+\vec \omega \times \overrightarrow{CD}\ </math> In questa maniera si è messo in relazione la velocità di D non più rispetto ad A, ma rispetto a C che è il nuovo polo. In questa operazione matematica appare evidente che, mentre la velocità istantanea del punto D dipende dal polo scelto per la rotazione, è infatti diversa da quella rispetto al punto A, il valore della velocità angolare istantanea non dipende dalla scelta fatta. Quindi nel caso generale del moto rototraslatorio mentre la parte traslazionale dipende dalla scelta del polo considerato per studiare la dinamica la velocità angolare non dipende da tale scelta. Quindi nella fotografia istantanea <math>\vec\omega\ </math> è definità in maniera univoca: ma nel caso generale può cambiare nel tempo di direzione e verso. = [[w:Centro_di_massa|Centro di massa]] di un corpo rigido = Un corpo rigido si rappresenta in maniera più semplice, non come un insieme di punti materiali come appare nella sua natura microscopica (essendo costituito da un insieme di [[w:atomo|atomi]]), ma come un mezzo continuo caratterizzato dalla sua [[w:Densità|densità]]: :<math>\rho(\vec r)=\frac {dm}{dV}\ </math> Cioè la densità è il rapporto tra la massa infinitesima (dm) ed il volume (dV) da essa occupata. La densità è una grandezza che dipende dalla posizione e viene definita non solo per i corpi rigidi. La massa totale m di un corpo rigido di volume V vale: {{Equazione|eq=<math>M=\int_V\rho(\vec r) dV\ </math>|id=4}} Se la densità non varia all'interno del corpo, cioè <math>\rho(\vec r)=costante \ </math>, il corpo si dice omogeneo. In questo caso: :<math>M=\rho V\ </math> Nel [[w:Sistema_internazionale_di_unità_di_misura|sistema internazionale]] la densità si misura in kg/m³, anche se è più comune l'uso nel linguaggio comune dell'unità di misura del [[w:sistema CGS|sistema cgs]], cioè il g/cm³. La definizione di densità vale sia per i solidi come i fluidi. La densità dell'acqua è alla temperatura di 4 ^oC circa 1 g/cm³ o 1000 kg/m³, tra gli elementi l'[[w:Osmio|Osmio]] (un metallo nobile simile al Platino) ha la massima densità 22.66 g/cm³. Nei corpi unidimensionali (corde, tubi) si introduce il concetto di [[w:Densità_lineare|densità lineare]] definita come: :<math>\lambda=\frac {dm}{dl}\ </math> dove dl è l'elemento infinitesimo di linea. Due esempi su corpi unidimensionali:[[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_dei_corpi_rigidi#3._Mezzo_anello|mezzo anello]] e [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_dei_corpi_rigidi#4._Quarto_di_anello|quarto di anello]] possono chiarire i concetti. Nei corpi bidimensionali (superfici) si definisce la densità superficiale come: :<math>\sigma=\frac {dm}{dS}\ </math> dove dS è l'elemento infinitesimo di superficie. Il centro di massa di un generico corpo rigido si ottiene per estensione della definizione data di [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#centro di massa|centro di massa]] per un insieme discreto di punti: :<math>\vec r_{CM} = \frac{\displaystyle\sum_{i=1}^{n} m_i \vec r_i}{\displaystyle\sum_{i=1}^{n} m_i}= \frac{\displaystyle\sum_{i=1}^{n} m_i \vec r_i}m</math> sostituendo alla sommatoria l'integrale: {{Equazione|eq=<math>\vec r_{CM}=\frac {\int_V\vec r\rho(\vec r)dV}m\!</math>|id=5}} Nei corpi omogenei e dotati di simmetria attorno ad un punto, il centro di massa coincide con il punto stesso, analogamente se vi è un asse (piano) di simmetria il centro di massa è sull'asse (piano) stesso. Il centro di massa coincide con il centro della forza peso: il '''baricentro'''. Il baricentro dipende dalla forza peso e quindi è definito per i corpi si trovano sulla superficie della terra. Alcuni esempi chiariscono meglio:[[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_dei_corpi_rigidi#5._Mezzo_disco_e_mezza_sfera|mezzo disco e mezza sfera]], [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_dei_corpi_rigidi#6._Quarto_di_disco|quarto di disco]] e [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_dei_corpi_rigidi#7._Sfera_con_foro| sfera con foro]] la posizione del centro di massa di oggetti non simmetrici. = Moto rotatorio = Mentre il moto traslatorio di un corpo rigido è una semplice generalizzazione del moto di un punto materiale. Il moto rotatorio presenta delle peculiarità per quanto riguarda il momento angolare e l'evoluzione del moto. Il [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Grandezze del sistema|momento angolare di un insieme di punti materiali]] vale: :<math>\vec L = \sum_{i=1}^{n} \vec r_i \times \vec m_i \vec v_i</math> La sua espressione nel caso continuo è: :<math>\vec L = \int \vec r \times \vec v dm\!</math> Per studiare la dinamica, anche nel caso di semplice rotazione, bisogna introdurre una nuova grandezza fisica: il momento di inerzia. Un caso semplice elementare serve da introduzione al problema. ===Esempio di un guscio cilindrico=== [[File:Moment_of_inertia_thin_cylinder.png|200px|right|thumb| Un cilindro sottile.]] Consideriamo un sottile guscio cilindrico di massa M e raggio R (di spessore trascurabile rispetto ad R) che ruota con velocità angolare <math>\vec \omega \!</math> attorno ad un asse passante per il centro e perpendicolare al piano del cilindro stesso. In questo caso è facile calcolare il momento angolare totale. Essendo tutti i punti del corpo rigido alla stessa distanza dal centro di rotazione, R, la loro velocità è pari in modulo a <math>v=\omega R\!</math>, quindi il momento angolare totale vale semplicemente: :<math>\vec L = MR^2\vec\omega \!</math> Cioè è proporzionale ad <math>\vec \omega \!</math> con una grandezza caratteristica del guscio stesso relativa all'asse di rotazione scelto, detto il momento di Inerzia <math>I = MR^2\!</math>. Un guscio sottile se l'altezza è trascurabile diventa un anello sottile (spesso il caso più elementare trattato è quello di un anello). == Momento di Inerzia == Dato un generico corpo rigido che ruota intorno ad un asse la relazione tra la velocità e la velocità angolare <math>v=\omega r\!</math> rimane valida, anche se <math>r\!</math> non è una costante, come nel caso del guscio cilindrico, ma dipende dalla distanza del generico elemento del corpo dall'asse di rotazione. Come estensione del caso precedente definiamo momento di inerzia di un corpo rigido la grandezza scalare: {{Equazione|eq=<math>I=\int_Vr^2 dm\!</math>|id=6}} dove r è la distanza dall'asse delle masse infinitesime dm di cui si compone il compone il corpo di volume V. Il momento di inerzia in tutti i corpi rigidi ha la dimensione di una massa per una distanza al quadrato, è una proprietà geometrica del corpo che dipende dall'asse attorno a cui avviene la rotazione, che nel caso della rotazione dei corpi rigidi ha una funzione simile alla massa nel caso di moto traslatorio. Il momento di inerzia è uno scalare, anche se dipende dall'asse attorno a cui viene calcolato. Essendo definito come integrale di grandezze scalari <math>r^2\!</math> e <math>dm\!</math> gode della proprietà di additività, se calcolato attorno lo stesso asse: cioè se ho un solido complesso posso calcolarmi il momento di inerzia separatamente per le varie parti del corpo rispetto allo stesso asse e poi sommare i vari termini. L'importanza del momento di inerzia appare nella dinamica del moto rotatorio come vedremo nel seguito. ==Moto rotatorio con asse fisso di simmetria== Nel caso particolare di <math>\vec L \ </math> parallelo a <math>\vec \omega \ </math>, cioè quando l'asse attorno a cui avviene la rotazione è un asse di simmetria del corpo. La definizione di asse di simmetria da un punto di vista concettuale è data nel seguito. Se è applicato un momento di una forza <math>\vec \tau \ </math> rispetto all'asse di rotazione il momento angolare <math>\vec L \ </math> varia e il collegamento tra variazione del momento angolare e momento della forza è dato dalla [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Seconda equazione cardinale|seconda equazione cardinale]] della dinamica: {{Equazione|eq=<math>\vec \tau = \frac {d\vec L}{dt}=I\frac {d\vec \omega}{dt}=I\vec\alpha </math>|id=7}} Dove <math>\vec \alpha \ </math> è la derivata della velocità angolare anche essa parallela all'asse di rotazione. Vi è quindi una notevole analogia in questo caso tra la II equazione della dinamica (<math>\vec F=m \vec a</math> ), infatti la massa inerziale rappresenta la resistenza alla variazione della traslazione di un corpo, mentre il momento di inerzia è la resistenza alla variazione nel moto rotatorio. Ma bisogna aggiungere che, seppure il momento di inerzia sia una proprietà geometrica, essa dipende dall'asse di rotazione. ===Legge oraria=== Se <math>\vec \tau=0\ </math> si ha che: :<math>\alpha =0</math> Quindi, la velocità angolare è costante o nulla: :<math>\omega =\omega_o</math> Quindi il corpo rigido si muove di moto circolare uniforme attorno all'asse di rotazione: :<math>\theta =\theta_o+\omega_o t\ </math> Se <math>\vec \tau=costante\ </math> allora anche la accelerazione angolare è costante: :<math>\alpha =\alpha_o</math> :<math>\omega =\omega_o+\alpha_o t</math> {{Equazione|eq=<math>\theta =\theta_o+\omega_o t+\frac 12\alpha_o t^2</math>|id=8}} Se <math>\vec \tau\ </math> è variabile, anche il moto circolare è variabile e la soluzione è diversa da questa. == [[w:Momento_di_inerzia|Momenti di inerzia]] == ===Asta rigida=== [[Immagine:moment of inertia rod center.png|200px|left|thumb| Un'asta rigida con un asse passante per il centro.]] Un caso molto semplice è quello di Asta di lunghezza ''L'' e massa ''M'' attorno ad un asse passante per il suo centro di massa e perpendicolare alla direzione dell'asta, è facile mostrare come utilizzando la densità lineare: :<math>\lambda=\frac ML \!</math> Estendendo la definizione di momento di inerzia (il fatto di potere fare una integrazione presuppone l'additività del momento di inerzia): :<math>I_c=\int_{-L/2}^{L/2}r^2\lambda dr=\lambda\left[\frac {r^3}3\right]_{-L/2}^{L/2}\!</math> [[File:Moment_of_inertia_rod_end.png|200px|right|thumb|Un'asta rigida con un asse passante per estremo.]] Da cui si ha che il momento di inerzia vale: :<math>I_{C} = \frac{M L^2}{12} \,\!</math> Se invece come nella figura a destra l'asse passa per un estremo si ha che: :<math>I_e=\int_{0}^{L}r^2\lambda dr=\lambda\left[\frac {r^3}3\right]_{0}^{L}\!</math> :<math>I_e = \frac{M L^2}{3} \,\!</math> ===Disco sottile=== [[File:Moment_of_inertia_disc.svg|200px|right|thumb|Disco sottile.]] Un disco sottile omogeneo di raggio ''r'' e massa ''m'' ha una densità superficiale di: :<math>\sigma=\frac M{\pi r^2} \!</math> nel calcolo del momento di inerzia si può considerarlo come è un insieme di anelli di raggio <math>0\le R \le r\!</math> e quindi di superficie <math>dS=2\pi R dR\!</math>, la cui massa vale : <math>dm=\sigma 2\pi R dR\!</math>. Quindi il momento di inerzia per l'asse di simmetria (come in figura) vale: :<math>I= \int_0^rR^2\sigma 2\pi R dR=2\pi \sigma \int_0^rR^3dR=\pi \sigma \frac {r^4}2 \!</math> :<math>I=\frac 12 Mr^2 \!</math> ===Guscio sferico=== [[File:Moment_of_inertia_hollow_sphere.svg|200px|right|thumb|Guscio sferico]] Un guscio omogeneo di raggio ''r'' e massa ''M'' ha una densità superficiale di: :<math>\sigma=\frac M{4\pi r^2} \!</math> A causa della simmetria sferica ogni asse passante per il centro è equivalente. Quindi scegliamo un asse qualunque passante per il centro come asse <math> z \ </math> attorno a cui vogliamo calcolare il momento di inerzia. Possiamo ridurre il singolo elemento infinitesimo ad un anello di raggio <math> R \!</math>, che dipende dall'angolo <math> \theta \ </math> tra <math> r \ </math> e <math> z \!</math>: :<math>R=r\sin \theta \qquad con\ 0 \le \theta \le \pi \!</math> La cui superficie vale: :<math>dS=2\pi Rrd\theta=2\pi r^2\sin \theta d\theta\!</math> Quindi la cui massa vale: :<math>dm=2\pi r^2\sin \theta d\theta \sigma=\frac M2\sin \theta d\theta\!</math> :<math>dI_z=\frac M2\sin \theta d\theta R^2=\frac M2 r^2 \sin^3 \theta d\theta\!</math> :<math>I_z=\frac M2 r^2\int_{0}^{\pi}\sin^3 \theta d\theta=\frac M2 r^2\left[ -\cos \theta+\cos^3 \theta/3\right]_{0}^{\pi}=\frac 23 Mr^2\!</math> ===Sfera=== [[File:Sfera.svg|120px|thumb|Sfera]] Una sfera omogenea di raggio ''r'' e massa ''M'' ha una densità di: :<math>\rho=\frac {3M}{4\pi r^3} \!</math> A causa della simmetria sferica ogni asse passante per il centro è equivalente. Quindi scegliamo un asse qualunque passante per il centro come asse <math> z \!</math> attorno a cui vogliamo calcolare il momento di inerzia. Possiamo ridurre il singolo elemento infinitesimo ad un guscio sferico <math> 0\le R \le r\!</math> e spessore <math> dR\!</math> il cui volume vale: :<math>dV=4\pi R^2dR\!</math> Quindi di massa: :<math>dm=\rho dV=\frac {3M}{4\pi r^3}4\pi R^2dR=\frac {3M}{ r^3} R^2dR\!</math> Quindi utilizzando la formula del guscio sferico, ha un momento di inerzia (infinitesimo) pari a: :<math>dI_z=\frac 23 dmR^2=\frac 23\frac {3M}{ r^3} R^4dR=\frac {2M}{ r^3} R^4dR\!</math> Quindi il momento d'inerzia totale di una sfera piena vale: :<math>I_z=\int_0^rdI_z=\frac {2M}{ r^3} \int_0^rR^4dR=\frac 25Mr^2\!</math> ===Alcuni momenti di inerzia=== Per tutte le figure semplici è possibile calcolare il momento di inerzia. La tabella seguente riassume il valore di alcuni momenti di inerzia per alcuni solidi. {|class="wikitable" |- ! Descrizione || Figura || Momenti di inerzia |- | Due punti materiali ''M'' e ''m'', con massa ridotta ''μ'' e a distanza, ''x''. |align="center"| | <math> I = \frac{ M m }{ M \! + \! m } x^2 = \mu x^2</math> |- | Asta rigida di lunghezza ''L'', massa ''M'', spessore trascurabile, con asse ad un estremo . | align="center"|[[File:moment of inertia rod end.svg|170px]] | <math>I_{\mathrm{end}} = \frac{M L^2}{3} \,\!</math>&nbsp;&nbsp; |- | Asta rigida di lunghezza ''L'', massa ''M'', spessore trascurabile, con asse al centro . | align="center"|[[File:moment of inertia rod center.svg|170px]] | <math>I_{\mathrm{center}} = \frac{M L^2}{12} \,\!</math>&nbsp;&nbsp; |- | Anello di raggio ''r'' e massa ''M'' di spessore trascurabile. | align="center"|[[File:moment of inertia hoop.svg|170px]] | <math>I_z = M r^2\!</math><br><math>I_x = I_y = \frac{M r^2}{2}\,\!</math> |- | Disco di raggio ''r'' e massa ''M''. |align="center"| [[File:moment of inertia disc.svg|170px]] | <math>I_z = \frac{M r^2}{2}\,\!</math><br><math>I_x = I_y = \frac{M r^2}{4}\,\!</math> |- | Guscio cilindrico di raggio ''r'' e massa ''M''. |align="center"| [[File:moment of inertia thin cylinder.png]] | <math>I = M r^2 \,\!</math>&nbsp;&nbsp; |- | Cilindro di raggio ''r'', altezza ''h'' e massa ''M''. |align="center"| [[File:moment of inertia solid cylinder.svg|170px]] |<math>I_z = \frac{M r^2}{2}\,\!</math>&nbsp;&nbsp;<br/><math>I_x = I_y = \frac{1}{12} M\left(3r^2+h^2\right)</math> |- | Tubo di raggio interno ''r''₁, esterno radius ''r''₂, lunghezza ''h'' e massa ''M''. |align="center"| [[File:moment of inertia thick cylinder h.svg]] | <math>I_z = \frac{1}{2} M\left(r_1^2 + r_2^2\right) = M r_2^2 \left(1-t+\frac{1}{2}{t}^2\right)</math>&nbsp;&nbsp; <br> dove ''t''&nbsp;=&nbsp;(''r₂&ndash;r₁'')/''r₂'' è il rapporto normalizzato dei raggi; <br> <math>I_x = I_y = \frac{1}{12} M\left[3\left({r_2}^2 + {r_1}^2\right)+h^2\right]</math> |- | [[w:Tetraedro|Tetraedo]] di spigolo ''s'' e massa ''M''. |align="center"| [[File:Tetraaxial.gif|170px]] | <math>I_{solid} = \frac{M s^2}{20}\,\!</math> <math>I_{hollow} = \frac{M s^2}{12}\,\!</math> |- | [[w:Ottaedro|Ottaedro]] (vuoto) di spigolo ''s'' e massa ''M''. |align="center"| [[File:Octahedral axis.gif|170px]] | <math>I_z=I_x=I_y = \frac{5M s^2}{9}\,\!</math> |- | [[w:Ottaedro|Ottaedro]] (pieno) di spigolo ''s'' e massa ''M'' |align="center"| [[File:Octahedral axis.gif|170px]] | <math>I_z=I_x=I_y = \frac{M s^2}{5}\,\!</math> |- | Guscio sferico sottile di raggio ''r'' e massa ''M''. |align="center"| [[File:moment of inertia hollow sphere.svg|170px]] |<math>I = \frac{2 M r^2}{3}\,\!</math>&nbsp;&nbsp; |- | Sfera piena di raggio ''r'' e massa ''M''.. |align="center"| [[File:moment of inertia solid sphere.svg|170px]] |<math>I = \frac{2 M r^2}{5}\,\!</math>&nbsp;&nbsp; |- | Guscio sferico di raggio esterno ''r''₂, interno ''r''₂ e massa ''M''. |align="center"| [[File:Spherical shell moment of inertia.png|170px]] |<math>I = \frac{2 M}{5}\left[\frac{{r_2}^5-{r_1}^5}{{r_2}^3-{r_1}^3}\right]\,\!</math>&nbsp;&nbsp; |- | Cono retto con raggio ''r'', altezza ''h'' e massa ''M''. |align="center"| [[File:moment of inertia cone.svg|120px]] |<math>I_z = \frac{3}{10}Mr^2 \,\!</math>&nbsp;&nbsp;<br/><math>I_x = I_y = \frac{3}{5}M\left(\frac{r^2}{4}+h^2\right) \,\!</math>&nbsp;&nbsp; |- | [[w:Toro_(geometria)|Toro]] di raggio ''a'', raggio della sezione ''b'' e massa ''M''. |align="center"| [[File:Torus cycles.svg|122px]] | <math>\frac{1}{8}\left(4a^2 + 5b^2\right)M</math>&nbsp;&nbsp; |- | [[w:Ellissoide|Ellissoide]] di semiassi ''a'', ''b'', e ''c'' con massa ''M''. | [[File:Ellipsoid 321.png|170px]] |<math>I_a = \frac{M (b^2+c^2)}{5}\,\!</math><br /><br /><math>I_b = \frac{M (a^2+c^2)}{5}\,\!</math><br /><br /><math>I_c = \frac{M (a^2+b^2)}{5}\,\!</math> |- | Una sottile piatto lastra di altezza ''h'', larghezza ''w'' e massa ''M''. |align="center"| [[File:Recplane.svg|170px]] |<math>I_c = \frac {M(h^2 + w^2)}{12}\,\!</math>&nbsp;&nbsp; |- | Parallelepipedo di altezza ''h'', larghezza ''w'', spessore ''d'', e massa ''M''. |align="center"| [[File:moment of inertia solid rectangular prism.png]] |<math>I_h = \frac{1}{12} M\left(w^2+d^2\right)</math><br><math>I_w = \frac{1}{12} M\left(h^2+d^2\right)</math><br><math>I_d = \frac{1}{12} M\left(h^2+w^2\right)</math> |- | Parallelepipedo di altezza ''D'', larghezza ''W'', lunghezza ''L'', e massa ''M'' con la diagonale maggiore come asse. |align="center"| [[File:Moment of Inertia Cuboid.svg|140px]] |<math>I = \frac{M\left(W^2D^2+L^2D^2+L^2W^2\right)}{6\left(L^2+W^2+D^2\right)}</math> |} == Raggio giratore == Il momento di inerzia ha le dimensioni di una massa per una lunghezza al quadrato, viene introdotta una lunghezza caratteristica chiamata raggio giratore <math>r_g</math> definito come quella lunghezza al quadrato che moltiplicato per la massa del corpo eguaglia il momento di inerzia cioè: :<math>I =Mr_g^2\,\!</math> di conseguenza: :<math>r_g=\sqrt{\frac IM}\,\!</math> Solo nel caso dell'anello o del guscio cilindrico il raggio giratore coincide con il raggio, negli altri casi il raggio giratore è più piccolo della maggiore dimensione. == Teorema di Huygens-Steiner == [[File:Steiner.png|thumb|right|Il momento di inerzia di un corpo attorno ad un asse calcolato a partire da quello di un asse passante per il centro di massa e ad esso parallelo.]] Quando l'asse di rotazione non passa dal centro di massa del corpo il calcolo del momento d'inerzia potrebbe essere complicato in quanto vengono meno le condizioni di simmetria. Ci viene in aiuto il teorema di Huygens-Steiner che ci dice che il momento d'inerzia di un corpo rispetto ad un asse parallelo che si trova ad una distanza <math>d\ </math> dal centro di massa è dato da: :<math>I = I_c + M d^2 \,\!</math> Dove <math>I_c\!</math> è il momento di inerzia di un asse parallelo al primo ma passante per il centro di massa. La dimostrazione viene fatta assumendo, senza perdita di generalità, che l'origine sia nel centro di massa in un sistema di coordinate cartesiane e che l'asse delle ''x'' sia sulla congiungente i due assi. In maniera che il momento di inerzia rispetto all'asse passante per il centro di massa sia: :<math>I_c = \int (x^2 + y^2) \, dm.</math> Mentre il momento di inerzia relativo all'asse ''z''', che è perpendicolare alla distanza d lungo l'asse ''x'' dal centro di massa, è: :<math>I = \int \left[(x - d)^2 + y^2\right] \, dm</math> Sviluppando i vari termini: :<math>I = \int (x^2 + y^2) \, dm + d^2 \int dm - 2d\int x\, dm.</math> Il primo termine è <math>I_c\ </math>, il secondo termine è <math>Md^2\ </math> e l'ultimo termine è nullo in quanto l'origine coincide con il centro di massa (l'integrale è pari alla posizione del centro di massa per la massa totale). Quindi, l'equazione diventa come si voleva dimostrare: {{Equazione|eq=<math> I = I_c + Md^2\ </math>|id=9}} Il teorema di Huygens-Steiner è utile per determinare il momento di inerzia di sistemi complessi come l'esempio di [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Dinamica_dei_corpi_rigidi#1._Due_sfere_unite|due sfere unite]]. = Momento angolare nel caso generale= Ritorniamo all'espressione generale del momento angolare: :<math>\vec L = \int \vec r \times \vec v dm\!</math> Senza perdere di generalità si assume che l'asse attorno a cui avviene la rotazione sia parallelo all'asse <math> z \!</math> del sistema cartesiano di riferimento. Il momento può essere scomposto in una parte parallela all'asse di rotazione che vale per ogni tratto infinitesimo: :<math> (\vec r \times \vec v)_z dm=r^2dm \omega \!</math> e quindi, la componente del momento angolare lungo l'asse di rotazione vale: :<math>L_z = I\omega\!</math> Viene normalmente chiamato momento angolare assiale. Questa componente del momento angolare è indipendente dalla posizione del polo sull'asse di rotazione. Vi è in genere una altra componente ortogonale all'asse di rotazione <math>L_{\bot}\!</math> che dipende dalla posizione del polo sull'asse e si annulla se l'asse di rotazione passa per il centro di massa ed è un asse di simmetria. La componente trasversa se presente ruota intorno all'asse di rotazione e può anche cambiare di ampiezza. A causa di questa componente in generale il momento angolare di un solido non è parallelo all'asse di rotazione quindi possiamo scomporre il momento angolare: {{Equazione|eq=<math>\vec L = L_z+L_{\bot}\!</math>|id=11}} Il momento angolare assiale, essendo proporzionale al momento di inerzia del corpo rispetto all'asse per cui viene calcolato, dipende solo dalla forma del corpo e della posizione dell'asse rispetto al corpo. ==Assi di simmetria di un corpo rigido== [[Immagine:Precessing-top.gif|thumb|La precessione di una trottola]] Se l'asse attorno a cui avviene la rotazione rappresenta un asse di simmetria, cioè le masse sono disposte in maniera simmetrica attorno a tale asse, la componente ortogonale del momento angolare è nulla. Tra gli infiniti assi di rotazione di un corpo rigido passanti per il centro di massa hanno particolare importanza i cosiddetti assi principali di inerzia. Gli assi principali di inerzia sono almeno tre, ma possono essere in numero superiore se il corpo è dotato di particolari simmetrie. Ad esempio nel caso di simmetria sferica qualsiasi diametro è un asse di simmetria. Nel caso di un cilindro l'asse del cilindro è un asse principale di inerzia assieme a qualsiasi asse ad esso perpendicolare. Una rotazione attorno ad un asse principale di inerzia gode della proprietà che il momento angolare del corpo rigido è parallelo all'asse di rotazione e quindi non vi sono sollecitazioni sull'asse di rotazione. La [[w:Costruzione_di_Poinsot|costruzione di Poinsot]] permette di ricavare dai momenti di inerzia attorno agli principali di inerzia detti momenti principali di inerzia i momenti di inerzia per qualsiasi asse attraverso la costruzione del cosiddetto ellissoide di inerzia. L'operazione di [[w:Equilibratura| equilibratura]], che viene fatta sulle ruote delle automobili, consiste proprio nel rendere simmetrico l'asse attorno a cui avviene la rotazione un asse di simmetria, impedendo che sull'asse di rotazione, detto tecnicamente ([[w:Mozzo_(meccanica)|mozzo]]), agiscano momenti usuranti. Infatti il fatto che negli elementi ruotanti l'asse di rotazione non coincida con l'asse di simmetria è sempre un qualcosa da evitare per evitare l'usura sui supporti dell'asse di rotazione. Se la componente normale all'asse di rotazione non è nulla, il moto rotatorio è sicuramente più complesso da studiare ed assume ad esempio la forma di un moto [[w:Precessione|precessione]]: il tipico moto di una [[w:Trottola|trottola]]. Nell'esempio in figura l'asse verticale è quello di rotazione, ma il momento angolare ha una componente lungo la direzione verticale ed una nella direzione ad essa perpendicolare che ruota attorno all'asse verticale. Il moto di precessione si ha anche in assenza di una coppia applicata al corpo. In una precessione senza coppia, come nel caso del moto di una trottola lasciata libera, il momento angolare per la seconda equazione cardinale è costante, ma le velocità angolare cambia di orientazione nel tempo. Se cambiano gli assi attorno a cui avviene la rotazione che sono combinazioni quadratiche degli assi principali di inerzia, il momento di inerzia rispetto ad ogni direzione delle coordinate cambia nel tempo, pur conservandosi costante nel tempo. Il risultato è che la componente della velocità angolare del corpo attorno ad ogni asse variererà inversamente con il momento di inerzia rispetto a quell'asse. = Energia cinetica e lavoro= L'energia cinetica del corpo rigido si ricava per estensione di quella di un sistema di particelle: :<math>E_k = \frac 12 \int v^2 dm\!</math> Se il corpo è in rotazione attorno ad un asse fisso essendo <math>v=\omega r\!</math> si ha che; :<math>E_k = \frac 12 \int \omega^2 r^2 dm=\frac 12 I\omega^2\!</math> Dove <math>I\ </math> è il momento di inerzia attorno all'asse di rotazione. Se però l'asse di rotazione del corpo di massa <math>M\!</math> è a distanza <math>d\!</math> dal centro di massa dal teorema di Huygens-Steiner si ha che: :<math>E_k = \frac 12 (I_c+Md^2)\omega^2=\frac 12 I_c\omega^2+\frac 12 M\omega^2d^2\!</math> ma <math>\omega d\!</math> è la velocità del centro di massa <math>v_{CM}\!</math>: {{Equazione|eq=<math>E_k = \frac 12 I_c\omega^2+\frac 12 Mv_{CM}^2\!</math>|id=11}} L'espressione appena data vale anche nel caso più generale del moto rototraslatorio. In cui si ha sia <math>v_{CM}\ne 0\!</math> che una rotazione attorno ad un asse istantaneo di rotazione. L'espressione separa l'energia cinetica in energia cinetica rotazionale e in energia cinetica dovuta al moto traslazionale del centro di massa. Abbiamo visto nella dinamica del punto che vi è un legame tra la variazione della [[Fisica_classica/Energia_e_lavoro#Energia Cinetica|energia cinetica]] ed il lavoro: :<math>dW=dE_k \!</math> Quindi si ha che per quanto riguarda la parte rotazionale dell'energia cinetica: :<math>dW=d\left(\frac 12 I_z\omega^2\right)=I_z\omega d\omega=I_z\frac {d\theta}{dt}\alpha dt= I_z\alpha d\theta=\tau_zd\theta \!</math> Dove <math>\vec \tau\!</math> è il momento delle forze esterne applicate al corpo rigido. Quindi il lavoro della componente del momento lungo l'asse di rotazione necessario per ruotare il corpo rigido, da un angolo <math>\theta_1\!</math> ad un angolo <math>\theta_2\!</math>, vale: :<math>W=\int_{\theta_1}^{\theta_2}\tau_zd\theta=\frac 12I_z\omega_2^2-\frac 12I_z\omega_1^2 \!</math> Notiamo che se le forze sono conservative il lavoro può esprimersi come variazione della energia della energia potenziale: :<math>W=-\Delta E_p \!</math> L'energia totale, e qui teniamo conto anche dell'energia traslazionale del sistema, rimane costante cioè: :<math>\frac 12 Mv_{CM}^2+\frac 12I\omega^2+E_p=costante \!</math> = [[w:Moto_di_puro_rotolamento|Moto di puro rotolamento]] = [[File:Moglfm2207_rodadura.jpg|right|250px|thumb|Esempio di moto di puro rotolamento di una ruota. Il punto O di contatto istantaneo ha velocità nulla.]] In fisica classica il '''moto di puro rotolamento''' è quello in cui un corpo rigido rotola su una superficie ma la velocità istantanea del punto di contatto è nulla. Il corpo ruota così attorno al punto di contatto (che rimane fermo) con il piano. La ruota che ha avuto una importanza fondamentale nello sviluppo della società moderna in condizioni normali di lavoro è ben descritta da questo tipo di moto. La forza di attrito statico è quella che garantisce l'immobilità del punto di contatto, notiamo che dopo un tempo <math>dt</math> il punto di contatto diventa un punto infinitesimo vicino e via di seguito. La sezione del corpo rigido deve essere un cerchio di raggio <math>R</math> (cioè può essere una ruota, un cilindro, una sfera eccetera). Indichiamo con <math>\vec R</math> il vettore che ha origine nel [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Centro_di_massa|centro di massa]] del corpo rigido C e l'altro estremo sul punto istantaneo di contatto O con il piano di appoggio. La velocità angolare <math>\vec \omega</math> è un vettore normale al piano contenente la sezione del cerchio, con origine nel centro di massa. Nel moto dei corpi rigidi è sempre possibile descrivere il moto di una qualsiasi punto come la combinazione del moto traslatorio del centro di massa e la rotazione attorno ad un asse passante per il centro di massa. In particolare quindi la velocità del punto di contatto è descritta dalla relazione: :<math>\vec v_O=\vec v_{C}+\vec \omega \times \vec R</math> Imponendo che tale velocità sia nulla si ha che: :<math>\vec v_{C}=-\vec \omega \times \vec R</math> Quindi se il corpo si muove verso destra, come nella figura, la rotazione avviene in senso orario. In modulo quindi :<math>v_{C}=\omega R</math> cioè nel moto di puro rotolamento esiste una relazione ben precisa tra la velocità del centro di massa e la velocità angolare (che non dipende dalla scelta del polo). Se quindi la velocità del centro di massa cambia nel tempo, cioè il moto è accelerato, la stessa cosa deve fare la velocità angolare per cui anche: :<math>|a_{CM}|=|\alpha|\ R</math> avendo indicato con <math>a_{CM}</math> la accelerazione del centro di massa e con <math>\alpha </math> la accelerazione angolare Vale la pena di studiare alcuni casi particolari: [[File:RuotaF.png|thumb|350px|Una ruota soggetta all'azione di una forza F applicata sul centro di massa.]] Immaginiamo di avere un corpo rigido a sezione circolare di raggio <math>R</math> e massa <math>M </math> come mostrato in figura su cui agisce una forza motrice sul centro di massa parallela al piano di appoggio orizzontale (questo è il caso delle ruote non motrici di una automobile). La figura mette in evidenza le varie forze agenti sul corpo: la <math>F</math> parallela al piano applicata sul centro di massa; <math>f</math> la forza di attrito statico; la forza peso <math>M g</math>, la reazione vincolare <math>N</math>. La reazione vincolare bilancia esattamente la forza peso (se la superficie fosse un piano inclinato l'equazioni sarebbero diverse): :<math>N=Mg</math> Mentre per quanto riguarda la direzione orizzontale, l'equazione oraria ( [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Prima_equazione_cardinale|prima equazione cardinale]]) è: :<math>F-f=Ma_{CM}\rightarrow a_{CM}=\frac {F-f}M</math> Per quanto riguarda il momento angolare ( [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Seconda_equazione_cardinale|seconda equazione cardinale]]), definendo con <math>I</math> il momento di inerzia rispetto all'asse di rotazione del corpo e scelto il centro di massa come polo: :<math>Rf=I\alpha\rightarrow \alpha R=\frac {R^2 f}I </math> Eguagliando le due espressioni cioè imponendo che il moto sia di puro rotolamento: :<math>\frac {F-f}M=\frac {R^2 f}I</math> L'unica incognita diventa la forza di attrito <math>f</math> che vale: :<math>f=\frac F{1+MR^2/I}\ </math> Quindi la forza di attrito in modulo è sempre inferiore al valore della forza trainante. Ma in ogni caso deve anche valere la condizione che: :<math>f\le\mu_s N=\mu_sMg\ </math> Questo impone che per garantire un moto di puro rotolamento la forza da applicare al centro di massa deve essere inferiore ad un certo valore massimo: :<math>F_{max}\le \mu_s Mg(1+MR^2/I)\ </math> Notare che se venisse applicata una forza maggiore di <math>F_{max}</math>, il punto di contatto striscerebbe, in quanto la forza di attrito statico non sarebbe più sufficiente a bloccarlo sul piano di appoggio, si avrebbe quindi che il moto non sarebbe di puro rotolameneto in quanto: :<math>|\vec v_{C}|>|\vec \omega \times \vec R|</math> Via via che crescesse la forza applicata il moto traslatorio prevalerebbe sul moto rotatorio. La funzione dell'attrito statico è essenziale nel moto di puro rotolamento, in quanto causa un momento di una forza (fR) che fa ruotare il corpo, e quindi il corpo trasla (per effetto della forza F applicata) e contemporaneamente ruota a causa dell'attrito. Se non ci fosse attrito il corpo semplicemente traslerebbe. Notare che se la sezione del corpo ruotante non è perfettamente circolare il moto diventerebbe in quei punti di contatto prevalentemente traslatorio e la forza di attrito svolgerebbe anche un'azione frenante; l'esempio più chiaro è il caso delle ruote delle automobili non motrici sgonfie. Se la forza fosse stata frenante, quindi con direzione opposta alla direzione del moto, anche la forza di attrito avrebbe avuto direzione opposta, matematicamente tutte le equazioni sarebbero rimaste eguali, <math>F_{max} </math> sarebbe la forza frenante massima applicabile. == Moto di puro rotolamento con solo momento applicato sull'asse == [[File:RuotaM.png|thumb|350px|Ruota di massa m (nel testo M) soggetta ad un momento <math>\tau\ </math> applicato all'asse di rotazione.]] Immaginamo di avere una ruota sul cui asse è applicato un momento motore <math>\tau\ </math>. Questo è il caso delle ruote motrici di una automobile. Nella figura sono mostrate le forze ed il momento. Immaginiamo che il moto si svolga su un piano orizzontale. Notare che il verso della forza di attrito è opposto al caso precedente. La reazione vincolare bilancia esattamente la forza peso come nel caso precedente. Ma per quanto riguarda la componente orizzontale si ha: :<math>f=Ma_{CM}\rightarrow a_{CM}=\frac fM\ </math> Per quanto riguarda il momento angolare, tenendo presente che se il momento fa ruotare il corpo in senso orario, la forza di attrito esercita un momento in direzione opposta: :<math>\tau-Rf=I\alpha\rightarrow \alpha R=\frac {\tau R-R^2f}I</math> Eguagliando le due espressioni (condizione necessaria per avere moto di puro rotolamento): :<math>\frac fM=\frac {\tau R-R^2f}I</math> Da cui si ricava che <math>f</math> vale: :<math>f=\frac {\tau}{R(1+I/MR^2)}\ </math> la forza d'attrito è la forza motrice che causa il moto traslatorio, ma anche in questo caso si ha la condizione che: :<math>f\le\mu_s N=\mu_sMg\ </math> e quindi: :<math>\tau_{max}\le\mu_s MgR(1+I/MR^2)\ </math> Se il momento applicato è maggiore di <math>\tau_{max}</math> il moto rotatorio è prevalente sul moto traslatorio. Questo è il caso delle ruote motrici di una automobile quando su di esse viene applicato un momento maggiore di quello che permette la trazione e le ruote slittano. La forza di attrito è la forza che causa il moto traslatorio, la ragione per cui gli pneumatici delle automobili sono fatti di gomma è per avere un elevato attrito statico con il fondo stradale. Notiamo che se ci fosse stato un momento frenante la forza di attrito avrebbe avuto verso opposto, ed avrebbe quindi l'effetto di rallentare il moto. Ma l'espressione del momento massimo applicabile sarebbe stata la stessa. == Moto di puro rotolamento con un momento ed una forza applicata == [[File:RuotaMF.png|thumb|350px|Ruota di massa m (nel testo M) che sale su un piano inclinato spinta da un momento <math>\tau\ </math> che agisce sul suo asse.]] Immaginiamo che il moto si svolga su un piano inclinato in salita con inclinazione <math>\theta</math>, sul corpo agisce un momento motore <math>\tau\ </math>. La forza peso ha una componente tangenziale al piano <math>Mg\sin \theta\ </math> e una normale <math>Mg\cos \theta\ </math>. La reazione vincolare bilancia esattamente la componente della forza peso perpendicolare al piano: :<math>N=Mg\cos \theta\ </math> Mentre la legge del moto nella direzione del piano di appoggio è: :<math>Ma_{CM}=f-Mg\sin \theta\rightarrow a_{CM}=\frac fM -g\sin \theta\ </math> Per quanto riguarda il momento angolare tenendo presente che, se il momento fa ruotare il corpo in senso orario, la forza di attrito esercita un momento in direzione opposta: :<math>\tau-Rf=I\alpha\rightarrow \alpha R=\frac {\tau R-R^2f}I\ </math> Dalla condizione che il moto sia di puro rotolamento segue che: :<math>f=\frac {\tau/(R)+Ig\sin \theta/(R^2)}{1+I/(MR^2)}\ </math> Imponendo la condizione che: :<math>f\le \mu_s N=\mu_sMg\cos \theta\ </math> Si ha che per avere moto di puro rotolamento: :<math>\tau_{max}\le\mu_s MgR\cos \theta(1+I/MR^2)-\frac {Ig}R\sin \theta\ </math> Vi è anche una inclinazione massima del piano inclinato al di sopra della quale qualsiasi moto di puro rotolamento non è possibile (quando è nullo <math>\tau_{max}</math>) cioè se si ha che <math>\theta \ge arctg \left[\mu_s\left(MR^2/I+1\right)\right]\ </math>. In discesa <math>\theta<0\ </math> è possibile un moto di puro rotolamento anche in assenza di attrito per un opportuno momento motore. Se in discesa <math>\tau/(MR)<-Ig\sin \theta/(R^2)\ </math> la forza di attrito cambia segno rispetto a quanto indicato nella figura. ==[[w:Attrito_volvente#Attrito_volvente|Attrito volvente]]== Nel moto di puro rotolamento la forza di attrito statico non esercita nessun lavoro in quanto il punto di applicazione non cambia. Bisogna aggiungere che pure nei corpi che rotolano senza strisciare si nota che si fermano dopo un certo tempo o se si vuole un piano inclinato inferiore ad una certa pendenza non riesce a fare rotolare oggetti di sezione circolare. La giustificazione che viene data è che esiste un attrito dovuto alla deformazione locale del piano di appoggio (il corpo rigido è indeformabile per definizione, ma nella pratica è deformabile anche esso). Il coefficiente di attrito volvente produce un momento frenante pari a : :<math>\tau_f=hN \,\!</math> con <math>h\ </math> coefficiente di attrito volvente, che ha le dimensioni di una lunghezza (la massima deformazione), <math>N\ </math> la reazione vincolare. In genere l'attrito volvente esercita una azione trascurabile. Ma sicuramente una automobile con gli pneumatici sgonfi si arresta molto prima, una volta spento il motore. [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Dinamica_dei_corpi_rigidi#11._Attrito_volvente|Esempio di attrito volvente]]. = [[w:Pendolo_composto|Pendolo composto]] = [[File:Physical-Pendulum-Labeled-Diagram.png|200px|right|thumb|Un pendolo composto ]] Chiamiamo pendolo composto o fisico un corpo rigido che oscilla attorno ad un asse orizzontale non passante per il centro di massa. Spostando il pendolo composto dalla posizione di equilibrio di un angolo <math>\theta \ </math>, il momento della forza peso tende a riportare il pendolo verso la posizione di equilibrio. Il momento della forza peso, che agisce come un momento di richiamo verso la posizione di equilibrio, è parallelo all'asse di rotazione e vale :<math>{M} = {-{MgL}}\sin{\theta}</math> dove <math>L\ </math> è la distanza tra il centro di rotazione ed il centro di massa (non è il momento angolare). Supponendo trascurabile l'attrito nella rotazione attorno all'asse e supponendo che eventuali momenti dovuti alle reazioni dei supporti risultano ortogonali all'asse stesso, l'equazione [[Fisica_classica/Dinamica_dei_sistemi_di_punti_materiali#Seconda equazione cardinale| seconda equazione cardinale]] diventa: : <math> \frac{dL_z}{dt} = {I}\alpha = {I}\frac{\mathrm{d}^2{\theta}}{\mathrm{d}t^2} = {-{MgL}}\sin{\theta}</math> Indicando con <math>I\ </math> è il momento di inerzia del corpo rispetto all'asse di rotazione orizzontale ''z'' passante per la posizione di equilibrio. Quindi: : <math> \frac{\mathrm{d}^2{\theta}}{\mathrm{d}t^2} + \frac{{{MgL}}\sin{\theta}}{I} = 0 </math> Se l'ampiezza delle oscillazioni è piccola, usando lo [[w:sviluppo di Taylor|sviluppo di Taylor]], si può approssimare <math>\sin \theta \ </math> con <math>\theta \ </math>, ottenendo : <math> \frac{\mathrm{d}^2{\theta}}{\mathrm{d}t^2} + \frac{{{MgL}}\theta}{I_z} = 0 </math> che è l'equazione del [[w:moto armonico|moto armonico]] la cui equazione oraria è: : <math> \theta = {\theta_0}\sin\left(\Omega t + \varphi_0\right)</math> La [[w:Velocità angolare|pulsazione]] è : <math> \Omega = \sqrt{\frac{MgL}{I_z}} </math> e il periodo vale : <math> T = \frac{2 \pi}{\Omega} = 2 \pi \sqrt{\frac{I_z}{MgL}} = 2 \pi \sqrt{\frac{l}{g}} </math> dove <math>l=I_z/ML\ </math> rappresenta la '''lunghezza ridotta del pendolo composto''' e corrisponde alla lunghezza del filo di un [[w:pendolo semplice|pendolo semplice]] che oscilla con lo stesso periodo. Quando l'ampiezza delle oscillazioni è grande il pendolo si muove ancora di moto periodico, ma non più armonico. [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Dinamica_dei_corpi_rigidi#2._Pendolo_fisico|Esempio sul pendolo fisico]]. = Impulso angolare= Nel caso di un momento applicato <math>\vec \tau\ </math> ad un corpo rigido che agisce per un limitato intervallo <math>\Delta t\ </math> di tempo la grandezza: : <math> \vec J_{\tau}=\vec \tau \Delta t\ </math> viene chiamata impulso angolare. La sua azione su un corpo rigido e quella provocare una variazione del momento angolare, cioè: : <math> \vec J_{\tau}=\Delta \vec L\ </math> cioè la sua azione è simile a quello che avviene per la variazione della quantità di moto per forze impulsive. Anche in questo caso se la durata del momento impulsivo è breve, tutte gli altri momenti agenti possono trascurarsi. Esempio: Immaginiamo di avere una sbarretta di lunghezza <math>\ell=42\ cm</math> e massa <math>M=2.05\ kg</math> incernierata ad un estremo ad un perno fisso orizzontale che può muoversi liberamente in un piano verticale se viene applicato un impulso angolare di <math>\vec J_{\tau}=1\ kg m s</math> poiché il suo momento di inerzia rispetto ad un estremo è <math>I_c=M\ell/3=0.12\ kg m^2</math> acquisterà una velocità angolare: <math>\omega=J_{\tau}/I_c=8.3\ rad/s</math> e quindi una energia cinetica rotazionale di <math>E_k=\frac 12I_c\omega^2=4.15\ J</math> che diventa energia potenziale nel punto più alto <math>E_p=Mgh=E_k\ </math>, cioè <math>h=E_k/(Mg)=0.21\ m</math> (cioè compie un quarto di giro) = Statica= La condizione necessaria affinché un corpo rigido sia in equilibrio statico è che contemporaneamente: :<math>\vec R=0\ </math> :<math>\vec \tau=0\ </math> e che né si muova il centro di massa e né ruoti attorno a qualsiasi polo Alcuni esempi chiariscono meglio la statica dei corpi rigidi: [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_dei_corpi_rigidi#1._Scala|scala con una persona]], [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Statica_dei_corpi_rigidi#2._Asta|asta orizzontale con un carico]]. =Bibliografia= * {{cita libro||P. Mazzoldi, M. Nigro e C. Voci|Elementi di Fisica (Meccanica e Termodinamica)|2007|Edises|ISBN 978-88-7959-418-9|ed=2}} ==Altri progetti== {{interprogetto|preposizione=sulla}} [[Categoria:Fisica classica]] [[Fisica_classica/Urti| Argomento seguente: Urti]] {{Avanzamento|100%}} nrj7p92f16x2j5lc4k08upgjigllry8 0 31505 498449 491485 2026-05-25T09:14:30Z Galati Antonello 3277 /* Porte logiche e flip-flop */ fix 498449 wikitext text/x-wiki {{Fondamenti di informatica - Laurea triennale Informatica}} [[Categoria:Fondamenti di informatica - Laurea triennale Informatica |Sistema binario, operazioni di base, materiale propedeutico]] {{avanzamento|100%}} == Informazione, trasmissione e comunicazione == L'''informazione'' è l'oggetto di una ''trasmissione'' ed è costituito da un ''messaggio'' che è in grado di cambiare il grado di incertezza di chi lo riceve rispetto a determinati aspetti della realtà. Se noi, ad esempio, assistiamo ad un documentario trasmesso in televisione, acquisiamo tutta una serie di elementi che aumentano il nostro livello di conoscenza in merito all'oggetto del documentario. La stessa cosa avviene leggendo un libro o guardando una fotografia.<br /> E' importante notare che poiché i destinatari dei messaggi di ''comunicazione'' sono esseri umani, questi vengono codificati in forma che possano da questi essere interpretati, per cui le informazioni saranno codificate sotto forma di testi, immagini, suoni. Inoltre, la ''trasmissione'' di informazioni richiede la presenza di almeno due interlocutori, uno che la trasmette e l'altro che la riceve, se poi questa ''trasmissione'' è anche ''bidirezionale'', ossia entrambi gli interlocutori sono in grado di trasmettere e di ricevere allora vi è anche ''comunicazione''.<br /> La ''trasmissione'' televisiva del documentario, di cui avevamo già accennato, è difatti una ''trasmissione'' perché è ''unidirezionale'', avviene in una sola direzione fra l'emittente televisiva e i telespettatori. La telefonata fra due persone è invece una ''comunicazione'' perché avviene in due direzioni, con scambio di informazioni fra gli interlocutori. L'''informazione'' per essere trasmessa o comunicata spesso richiede di essere ''elaborata'', ossia trasformata in una forma che possa essere utilizzata da un essere umano a da una macchina, questo compito viene generalmente svolto dal ''computer'' che prende anche il nome di ''elaboratore elettronico'', questo è una macchina costituita da dispositivi elettronici e meccanici, ''hardware'' le cui funzioni sono regolate da programmi, ''software''. Nell'elaborare l'''informazione'' il ''computer'' compie delle operazioni che possono essere di: *manipolazione matematica, quando per esempio effettua dei calcoli su valori numerici; *organizzazione, quando per esempio mette in colonna una serie di nomi e/o numeri; *conversione, quando per esempio trasforma dei dati di tipo numerico in grafici. Il ''computer'' comunque non si occupa solo di elaborare le informazioni codificando, manipolando e convertendo opportunamente i dati, ma anche di trasmissione e di comunicazione. Anzi, oggi, grazie alla diffusione delle reti informatiche, internet soprattutto, esso è il più potenze mezzo di trasmissione e di comunicazione esistente. Per fare questo necessiterà di opportune ''codifiche dei dati'' e di ''protocolli'' di comunicazione. Questi ultimi sono delle regole condivise da entrambi gli attori della trasmissione che hanno lo scopo di far sì che la comunicazione non sia incerta.<br /> Per meglio comprendere il concetto di protocollo di comunicazione nella vita di tutti i giorni prendiamo come esempio una comunicazione telefonica. Chi riceve la telefonata alza la cornetta e generalmente risponde - pronto -, il chiamante si presenta, ci si saluta e dopo inizia la trasmissione di informazioni fra gli interlocutori, al termine ci si risaluta e si chiude la comunicazione. Vedremo in seguito come i computer richiedano anche essi per poter comunicare dei ''protocolli'' sebbene meno informali e molto più rigorosi di quelli utilizzati nella vita di tutti i giorni dagli esseri umani. == Il dato == Un ''dato'' è un messaggio elementare definito da una sequenza di simboli appartenenti ad un insieme limitato denominato ''alfabeto'' o ''codice''. Il tipo di ''informazione'' che si deve rappresentare e il sistema di ''codifica'' denotano l'ampiezza dell'''alfabeto''. {| {{Prettytable|align=center}} |- | Dato || Alfabeto || |- align=left | Testo || a -...- z - A -...- Z - 0 -...- 9 || |- align=left | Numero || 0 - 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 || |- align=left | Punteggiatura || . - , - ; - : - ? - ! || |} == Forma analogica e forma digitale == I dati possono essere rappresentati in forma analogica o in forma digitale. La forma analogica la si ha quando il passaggio fra un dato e l'altro può avvenire in forma continua, come ad esempio lo spostarsi delle lancette di un orologio per l'appunto a lancette.<br /> La forma digitale la si ha invece quando la variazione avviene per valori discreti, come ad esempio accade per le cifre di un orologio digitale.<br /> In pratica mentre in un orologio a lancette, analogico, potremmo in teoria misurare anche le infinitesime frazioni di secondo, disponendo di una scala sufficientemente ingrandita, in un orologio digitale invece il passare da un secondo all'altro avviene per scatti, ossia in forma discontinua (discreta). == Il sistema binario == In un computer i dati e conseguentemente le informazioni sono memorizzate e poi elaborate in forma digitale ed esattamente in ''forma binaria'', ossia mediante l'impiego di soli due simboli, 0 e 1. Non ci si lasci ingannare dal fatto che l'''alfabeto'' del computer sia costituito da soli due simboli, con questi si può rappresentare e codificare qualsiasi informazione. Nello stesso modo in cui noi esseri umani riusciamo a rappresentare qualsiasi numero utilizzando solo dieci simboli (0,1,2,..,9), semplicemente utilizzando delle sequenze, allo stesso modo possiamo rappresentare qualsiasi tipo di dato facendo semplicemente corrispondere allo stesso una specifica sequenza di simboli. Il ''sistema binario'' è un sistema numerico posizionale in base 2, ossia utilizza solo due simboli, tipicamente 0 e 1. La sua struttura come per tutti i sistemi posizionali è identica a quella del sistema decimale che come ben si sa usa dieci simboli. Nel sistema binario lo 0 corrisponde allo 0 del sistema decimale, l'1 all'1 e al 2 corrisponde invece 10 (si legge "uno zero" e non dieci), ossia non potendo rappresentare il 2 non avendo un simbolo da associargli si "ricomincia" la numerazione partendo da 0 e si riporta un'unità a sinistra.<br /> La stessa cosa accade nel sistema decimale, per cui giunti al 9, non avendo un ulteriore simbolo per rappresentare il 10 si "ricomincia" a contare partendo da 0 e riportando a sinistra un'unità. Una tabella di conversione binario decimale renderà più chiaro il concetto. {| {{Prettytable|align=center}} |- | Binario || Decimale || |- align=right | 0 || 0 || |- align=right | 1 || 1 || |- align=right | 10 || 2 || |- align=right | 11 || 3 || |- align=right | 100 || 4 || |- align=right | 101 || 5 || |- align=right | 110 || 6 || |- align=right | 111 || 7 || |- align=right | 1000 || 8 || |- align=right | 1001 || 9 || |- align=right | 1010 || 10 || |- align=right | 1011 || 11 || |- align=right | 1100 || 12 || |- align=right | 1101 || 13 || |- align=right | 1110 || 14 || |- align=right | 1111 || 15 || |} Le operazioni aritmetiche nel sistema binario si fanno nello stesso identico modo con cui si fanno nel sistema decimale. 101+ 1001= ----- 1110 Che nel sistema decimale equivale a: 5+ 9= -- 14 E' poi possibile convertire i numeri da un sistema all'altro usando degli algoritmi (procedimenti) di facile impiego. Per passare dal sistema binario a quello decimale si moltiplicano le cifre binarie per le potenze di 2 crescenti partendo da destra come nell'esempio che segue: <math> 1001 = 1 * 2^3 + 0 * 2^2 + 0 * 2^1 + 1 * 2^0 = 9 </math> Per passare invece dal sistema decimale a quello binario si divide il numero da convertire ripetutamente per due riportando un 1 se vi è resto nella divisione e uno 0 se invece non vi è resto, come nell'esempio che segue in cui si converte il numero decimale 10 in binario: 10 : 2 = 5 (resto 0) 5 : 2 = 2 (resto 1) 2 : 2 = 1 (resto 0) 1 : 2 = 0 (resto 1) Il numero binario risultante è 1010. == Sistema numerico decimale == Senza dubbio quello più diffuso è il '''sistema numerico decimale''', un sistema posizionale che utilizza dieci simboli numerici. Per esempio, il numero decimale ''234'' si può rappresentare anche in questo modo: ''200+30+4''. Oppure in questo modo: 2*10²+3*10¹+4*10⁰.È moltiplicato per una potenza di dieci proprio per il fatto che dieci è la base. Oppure, per quanto riguarda i numeri con una parte frazionaria (quelli con la virgola) si procede in questo modo, il numero 234,483 può essere rappresentato in questo modo: 2*10²+3*10¹+4*10⁰+4*10^-1+8*10^-2+3*10^-3 == Sistema numerico binario == Ovviamente il sistema decimale non è l'unico modo per rappresentare i numeri. Un sistema molto usato, soprattutto nei computer, è il sistema binario, o a base 2. È molto semplice: utilizza solamente 2 cifre, lo ''0'' e l'''1''. Queste due cifre sono chiamate ''bit''. L'algebra di Boole(che tratteremo più avanti) si basa su questo sistema, per la proprieta di avere soltanto due valori, che possono significare "falso"(0) o "vero"(1), oppure "spento"(0) o "acceso"(1), o ancora, utilizzato negli apparecchi elettronici, "passa corrente"(1) o "non passa corrente"(0). Avendo soltanto due valori, il numero di cifre necessario a rappresentare un numero è evidentemente maggiore rispetto al sistema decimale. Il numero di valori rappresentabili con ''n'' bit è : . Ad esempio: Per n=2 avremo: 00 = 0 01 = 1 10 = 2 11 = 3 Per convertire un numero decimale in uno binario esistono diversi metodi. Il più semplice è quello della divisione per 2 nell'insieme dei numeri interi, invertendo poi le cifre del risultato. Dunque, prendiamo ad esame il numero 137. Iniziamo dividendolo per 2, otteniamo 68 con il resto di 1. Scriviamo 1 (il resto) nella prima cifra del numero da invertire e proseguiamo dividendo il risultato ed affiancando (a destra) ogni volta il resto, sia esso uguale a 1 o a 0, al numero da invertire, fintanto che non otterremo come risultato 1, quindi 1:2 = 0. Infine invertiamo l'ordine delle cifre del nostro "numero da invertire" In breve e più chiaramente: Dato il numero decimale 137 lo dividiamo per il numero 2, nell'insieme dei numeri interi, tenendo conto del suo resto (sempre uguale a 0 o ad 1), finché non raggiungiamo 1:2 = 0. Poi affianchiamo i resti e quindi ne invertiamo l'ordine. * 137:2 = 68 con resto 1 * 68:2 = 34 con resto 0 * 34:2 = 17 con resto 0 * 17:2 = 8 con resto 1 * 8:2 = 4 con resto 0 * 4:2 = 2 con resto 0 * 2:2 = 1 con resto 0 * 1:2 = 0 con resto 1 * resti affiancati: 10010001 * resti affiancati invertiti (risultato in binario) : 10001001 = 137 == Conversione dal sistema binario al sistema decimale == Per convertire un numero binario in decimale, segui questi passaggi: 1. **Inizia dalla cifra più a destra** del numero binario. 2. **Moltiplica questa cifra per 2 elevato alla potenza di 0** (cioè 2^0 = 1) e ottieni il risultato parziale. 3. Procedi verso sinistra e **moltiplica ogni cifra successiva per la potenza di 2 corrispondente alla sua posizione**. Ecco un esempio: Consideriamo il numero binario **111001**: - La cifra più a destra è **1**. Moltiplicata per 2^0, otteniamo **1**. - La seconda cifra da destra è **0**. Moltiplicata per 2^1, otteniamo **0**. - La terza cifra da destra è **0**. Moltiplicata per 2^2, otteniamo **0**. - La quarta cifra da destra è **1**. Moltiplicata per 2^3, otteniamo **8**. - La quinta cifra da destra è **1**. Moltiplicata per 2^4, otteniamo **16**. - La cifra più a sinistra è **1**. Moltiplicata per 2^5, otteniamo **32**. Sommando tutti questi risultati parziali, otteniamo il valore decimale di **111001**, che è **57**¹. == Sistema ottale ed esadecimale == Altri sistemi numerici altrettanto importanti sono il sistema ottale che utilizza tutte le cifre fino al numero 8; o il sistema esadecimale, che utilizza le 10 cifre ed altri sei simboli, ossia le lettere che vanno dalla ''A'' alla ''F''. Sono state scelte proprio queste basi come rappresentazione numerica proprio per sfruttare il fatto che 8 e 16 sono potenze di 2. {| class="wikitable" |'''Valore decimale''' |'''Valore esadecimale''' |'''Valore ottale''' |'''Valore binario''' |- |0 |0 |0 |0000 |- |1 |1 |1 |0001 |- |2 |2 |2 |0010 |- |3 |3 |3 |0011 |- |4 |4 |4 |0100 |- |5 |5 |5 |0101 |- |6 |6 |6 |0110 |- |7 |7 |7 |0111 |- |8 |8 |10 |1000 |- |9 |9 |11 |1001 |- |10 |A |12 |1010 |- |11 |B |13 |1011 |- |12 |C |14 |1100 |- |13 |D |15 |1101 |- |14 |E |16 |1110 |- |15 |F |17 |1111 |} == Conversione tra binario, ottale ed esadecimale == Per convertire da binario ad ottale, si raggruppano le cifre a gruppi di 3 (perché 8 = 2³), quindi si convertono i singoli gruppi in ottale. Esempio: {| class="wikitable" |- align="center" !binario !binario raggruppato !ottale raggruppato !ottale |- align="center" |10000000101 |<nowiki>10|000|000|101</nowiki> |<nowiki>2|0|0|5</nowiki> |2005 |} Per convertire da binario ad esadecimale, si procede in modo analogo, raggruppando le cifre per 4 (perché 16 = 2⁴): {| class="wikitable" |- align="center" !binario !binario raggruppato !esad. raggruppato !esadecimale |- align="center" |10000000101 |<nowiki>100|0000|0101</nowiki> |<nowiki>4|0|5</nowiki> |405 |} Per convertire da ottale/esadecimale in binario, si procede al contrario, espandendo ciascuna cifra. Per esempio: {| class="wikitable" |- align="center" !ottale !ottale raggruppato !binario raggruppato !binario |- align="center" |7421246 |<nowiki>7|4|2|1|2|4|6</nowiki> |<nowiki>111|100|010|001|010|100|110</nowiki> |111100010001010100110 |} {| class="wikitable" |- align="center" !esadecimale !esad. raggruppato !binario raggruppato !binario |- align="center" |1E22A6 |<nowiki>1|E|2|2|A|6</nowiki> |<nowiki>0001|1110|0010|0010|1010|0110</nowiki> |000111100010001010100110 |} Per convertire da ottale ad esadecimale e viceversa, si passa per una conversione intermedia in binario. Per esempio: {| class="wikitable" |- align="center" !ottale !ottale raggruppato !binario raggruppato per 3 !binario |- align="center" |7421246 |<nowiki>7|4|2|1|2|4|6</nowiki> |<nowiki>111|100|010|001|010|100|110</nowiki> |111100010001010100110 |} {| class="wikitable" |- align="center" !binario !binario raggruppato per 4 !esad. raggruppato !esadecimale |- align="center" |000111100010001010100110 |<nowiki>0001|1110|0010|0010|1010|0110</nowiki> |<nowiki>1|E|2|2|A|6</nowiki> |1E22A6 |} [[File:Logic-gate-inv-us.png|thumb|right|Rappresentazione della porta logica NOT]] [[File:Logic-gate-and-us.svg|thumb|right|Rappresentazione della porta logica AND]] [[File:Logic-gate-or-us.png|thumb|right|Rappresentazione della porta logica OR]] [[File:Logic-gate-xor-us.png|thumb|right|Rappresentazione della porta logica XOR]] == Operazioni booleane (logica) == Per capire come i bit vengono manipolati, si associa spesso: * '''0 → falso''' * '''1 →''' '''vero''' Le principali '''operazioni booleane''' introdotte sono: * '''AND''': vale 1 solo se '''entrambi''' gli ingressi sono 1. * '''OR''': vale 1 se '''almeno uno''' degli ingressi è 1. * '''XOR''' (''exclusive OR''): vale 1 se gli ingressi sono '''diversi''' (uno 1 e l’altro 0), cioè “o P o Q ma non entrambi”. * '''NOT''': ha un solo ingresso e lo '''inverte''' (0→1, 1→0). Queste operazioni sono analoghe alle operazioni aritmetiche (combinano input per produrre un output), ma lavorano su '''valori vero/falso''' invece che su numeri. == Porte logiche e flip-flop == * Una '''porta logica (logic gate)''' è un dispositivo hardware che realizza una funzione booleana (AND, OR, XOR, NOT). * Nella pratica moderna le porte sono costruite con '''transistor''' e rappresentano 0 e 1 come '''livelli di tensione'''. * Le porte sono i “mattoni” dell’hardware e per questo la '''logica booleana''' è fondamentale anche nei '''linguaggi di programmazione'''. === Flip-flop: memoria elementare === [[File:Flip-flop.png|esempio di circuito flip-flop]] Un '''flip-flop''' è un circuito che: * ha un’uscita che vale '''0 o 1''' * '''mantiene''' quel valore nel tempo (non cambia “da sola”) * cambia valore '''solo''' quando riceve un impulso (un 1 temporaneo) su uno degli ingressi. In pratica è una “cella” che '''ricorda 1 bit'''. === L’idea chiave: la retroazione (feedback) === Il trucco che crea la memoria è la '''retroazione''': una parte dell’uscita viene riportata all’ingresso tramite altre porte. Questo fa sì che: * quando il circuito “raggiunge” uno stato stabile (uscita 0 o uscita 1), * quello stato '''si auto-sostiene''' anche se l’impulso di comando sparisce. === Interpretazione intuitiva degli ingressi === Nella figura sopra riportata, i due ingressi agiscono come comandi: * '''ingresso alto''' = comando per '''impostare l’uscita a 1''' (SET) * '''ingresso basso''' = comando per '''impostare l’uscita a 0''' (RESET) Funzionamento: * se entrambi gli ingressi restano a 0, l’uscita non cambia * un 1 temporaneo sopra forza l’uscita a 1 * un 1 temporaneo sotto forza l’uscita a 0 === Cosa succede quando setti” l’uscita a 1 (sequenza logica) === === Stato iniziale === * ingressi: alto = 0, basso = 0 * l’uscita può essere 0 oppure 1: '''non lo sai''', ma è stabile. === Passo A — dai un impulso di SET (alto = 1 per un attimo, basso resta 0) === # Mettere '''1''' sull’ingresso alto fa sì che la porta '''OR''' (nel circuito mostrato) produca '''1''' ''a prescindere'' dall’altro suo ingresso. #* Motivo: '''OR''' è 1 se almeno un ingresso è 1. # Quell’1 va a un '''AND''': a questo punto l’AND vede due 1 (per come è costruito il circuito, l’altro ingresso dell’AND risulta 1 quando il RESET è 0 tramite un NOT). # Quindi anche l’AND produce '''1''' e questo l'uscita a '''1'''. === Passo B — il feedback “blocca” lo stato === # Ora che OUT=1, questo 1 rientra come '''secondo ingresso''' della OR (feedback). # Quindi la OR rimane a '''1''' anche se l’ingresso alto torna a 0. === Passo C — togli l’impulso (SET torna a 0) === # Anche con ingressi tornati (alto = 0, basso = 0), la OR continua a vedere '''1''' dal feedback → resta 1 → mantiene la catena → Q resta '''1'''. '''Conclusione:''' un impulso breve di SET porta Q a 1 e poi il circuito “si auto-mantiene” in quello stato. === Cosa succede quando “resetti” l’uscita a 0 === * dai un impulso breve sul '''RESET''' (ingresso basso = 1), tenendo l’alto a 0. * attraverso il NOT e la struttura delle porte, questo impulso spezza la condizione che mantiene OUT=1 (se era 1) e forza la catena a portare OUT a 0. * quando l’impulso torna 0, il feedback ora sostiene lo stato out=0. In altre parole: '''SET crea l’aggancio a 1''', '''RESET crea l’aggancio a 0'''. === Perché “non cambia” quando entrambi gli ingressi sono 0 === Questa è la proprietà cruciale: * con ingressi a 0, non c’è nessuna “spinta esterna” a cambiare lo stato, * e il feedback fa sì che l’uscita corrente continui a essere coerente con gli ingressi interni. === Astrazione nell’hardware === * Esistono diversi modi di costruire un flip-flop con circuiti interni differenti ma '''stesso comportamento esterno''': è un esempio di '''astrazione'''. * L’hardware è organizzato in '''livelli''': transistor → porte → chip → memorie → componenti più complessi, ecc. * Con tecniche come la '''VLSI''' (integrazione su larga scala) si possono costruire chip con '''milioni di componenti''', inclusi moltissimi flip-flop, fino ad arrivare in certi casi a un '''intero sistema su un chip'''. l1fhtdpcffk1of0vj1tb5x30elifdlr 0 33226 498450 435737 2026-05-25T09:22:58Z Д.Ильин 32713 498450 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|25%|31 maggio 2014}} {{Indice DCD}} {{Horizontal TOC}} __NOTOC__ ==Eccimero== ==Ecciplesso== ==Eccitazione== ==Ecologia== ==Effervescenza== ==Elastomero== ==Elemento== ==Elemento chimico== {{Incipit|E-le-mèn-to chì-mi-co|Elemento chimico|pz}} è una sostanza che non può essere scomposta o trasformata in sostanze più semplici, costituita da atomi della stessa natura. Fra gli elementi chimici più conosciuti c'è l'ossigeno. ==Elettrofilo== {{Incipit|E-let-trò-fi-lo|elettrofilo|pz}} {{i|S#specie chimica}} che in una reazione lega (in altre parole acquista) un doppietto elettronico formando un {{i|L#legame covalente}} col partner di reazione (che fa da {{i|N#nucleofilo}}). Esempio: :<chem>H+ + NH3 <=> NH4+</chem> Lo ione idrogeno si comporta da elettrofilo perché lega la coppia elettronica localizzata sull'atomo di azoto dell'ammoniaca (che è il nucleofilo). ==Elettron-attrattore== {{Incipit|E-let-tron-attrattòre|E#Effetto induttivo|sin}} ==Elettrondeficienza== [[File:Borane-3D-balls.png|thumb|right|150px|{{Cassetto|colore=lightblue|titolo=Didascalia|testo=Borano, BH₃. In tale molecola il boro crea tre legami covalenti ottenendo sei elettroni nel suo guscio di valenza, ma ''ha bisogno di altri due'' per completare l'ottetto. Perciò esso è elettrondeficiente.}}]] {{Incipit|E-let-tro-de-fi-cien-za|elettrodeficienza|pz}} significa "mancanza di elettroni" ed è la situazione di un atomo che ha bisogno del doppietto elettronico di un altro atomo per essere stabile.<br /> La parola ''elettrondeficiente'' non ha una definizione rigorosa e viene sovente usata per gli atomi che non hanno raggiunto l'{{I|O#Ottetto|ottetto}} in una molecola (Esempi molto comuni di molecole con tale caratteristica sono i {{I|B#Borano|borani}} ed i composti degli altri elementi del {{I|G#Gruppo|gruppo}} A-III) ma può essere riferito anche ad atomi i cui elettroni sono attratti da altri atomi molto elettronegativi: la loro nuvola elettronica viene deviata e la carica positiva del nucleo rimane scoperta, quindi diventano capaci di attrarre a sé altri doppietti elettronici. In questi casi può assumere il sinonimo di {{I|E#Elettrofilo|elettrofilo}} e di {{I|A#Acido|acido di Lewis}}.<br /> Al limite si può espandere anche al {{I|L#Legame metallico|legame metallico}}. <br clear="all"> ==Elettrone== <gallery mode="packed-hover" heights="130"> File:Crookes tube-in use-lateral view-standing cross prPNr°11.jpg|[[w:Tubo di Crookes|Tubo di Crookes]], invenzione che permise i primi studi sugli elettroni File:Lightning in Zdolbuniv.jpg|[[w:Fulmine|Fulmine]] File:Atom_Diagram.svg|Rappresentazione stilizzata di un atomo File:Voltage source with metallic conductor.svg| Schema di un circuito elettrico File:Singingteslacoil.jpg|Scarica da una [[w:Bobina di Tesla|bobina di Tesla]] File:High voltage arc - Jacob's Ladder.JPG| [[w:en:Spark gap#Visual entertainment|Scala di Giacobbe]] </gallery> {{Incipit|E-let-trò-ne|elettrone|pz}} {{I|P#Particella subatomica|particella subatomica}} avente {{I|C#Carica elettrica|carica elettrica}} negativa. Gli elettroni sono quelle particelle che, tramite attrazione elettrostatica, collegano gli atomi per formare le molecole. A loro volta queste ultime si attraggono (sempre tramite forze elettrostatiche) per formare aggregati macroscopici: le sostanze solide e liquide (nei gas le attrazioni tra le molecole sono troppo deboli per rimanere unite). <br /> Gli elettroni sono anche quelle particelle che compongono la corrente elettrica e i fulmini: in entrambi i casi tali particelle si muovono attratte dalla {{I|C#Campo elettrico|forza elettromotrice}} generando effetti come accendere una lampadina o produrre una scintilla.<br /> I fenomeni elettrici erano da sempre conosciuti dall'uomo ma si scoprì che l'elettrone era qualcosa di diverso dalla materia ordinaria solo nel XIX secolo, e nel 1896 fu dimostrato che esso è una particella subatomica. <br /> Gli studi sul comportamento quantistico degli elettroni e delle altre particelle a livello subatomico cominciarono invece nel 1900. Nel 1924 fu scoperto che l'elettrone aveva un particolare comportamento ondulatorio (come la luce ed altre particelle), cosa che aiutò a spiegare il motivo per cui esso orbita attorno al nucleo degli atomi in zone preferenziali (orbitali e livelli) tramite le {{I|E#Equazione di Shrӧdinger|equazioni di Shrӧdinger}} e {{I|E#Equazione di Dirac|Dirac}} formulate rispettivamente nel 1925 e nel 1928. ==Elettronegatività== {{Incipit|E-let-tro-ne-ga-ti-vi-tà|elettronegatività|pz}} valore numerico che esprime la forza con cui un atomo tende ad attrarre gli elettroni che gli orbitano attorno.<ref>[http://goldbook.iupac.org/E01990.html GB electronegativity]</ref> ==Elio== {{incipit|è-lio|elio|pz}} {{Tavola periodica DCD|He}} ==Effetto induttivo== ==Emiacetale== [[File:Hemiketal-2D-skeletal.svg|thumb|left|100px|Formula generale di un emiacetale]] [[File:Hemiacetal-2D-skeletal.png|thumb|right|100px|Formula di un emiacetale derivato da un'aldeide]] {{incipit|e-mi-a-ce-ta-le|emiacetale|pz}} {{I|G#Gruppo funzionale|gruppo funzionale}} costituito da un atomo di carbonio collegato a due carboni e/o idrogeni, ad un gruppo {{I|O#Ossidrile|ossidrile}} -OH e ad un {{I|E#Etere|etere}} -OR.<ref>IUPAC Gold Book - [http://goldbook.iupac.org/H02774.html Hemiacetals].</ref> Esso fa parte della categoria più vasta degli {{I|A#Acetale|acetali}}, in cui uno dei gruppi -OR è sostituito da un gruppo -OH. Il termine "emiacetale" è usato per indicare in maniera specifica il gruppo funzionale derivato da un'aldeide (cioè in cui il carbonio centrale è legato ad un ossidrile, un etere, un carbonio ed un idrogeno) mentre gli emiacetali derivati da un chetone (in cui l'idrogeno è rimpiazzato con un atomo di carbonio) vengono detti {{I|E#Emichetale|emichetali}}. <br clear="all"> ==Emialdeide== * Vedi {{I|S#Semialdeide|Semialdeide}}. ==Emiaminale== ==Emichetale== [[File:Hemiketal-2D-skeletal.png|right|100px]] {{incipit|e-mi-che-ta-le|emichetale|pz}} Gruppo funzionale costituito da un atomo di carbonio collegato a due carboni, ad un gruppo ossidrile -OH e ad un etere -OR.<ref>IUPAC Gold Book - [http://goldbook.iupac.org/H02776.html Ketals].</ref> E' una categoria specifica di {{I|A#Acetale|acetali}} in cui il carbonio centrale non è mai legato ad un idrogeno, ed uno dei due gruppi -OR è sostituito da un gruppo -OH. Il termine, anche se non rigoroso, è largamente usato per indicare questa specifica categoria di composti.<br /> Essi derivano dalla condensazione di una molecola di {{I|C#Chetone|chetone}} con un solo equivalente di {{I|A#Alcol|alcol}}. ==Emulsione== {{Incipit|E-mul-siò-ne|emulsione|pz}} dispersione di un fluido in un altro fluido immiscibile, sotto forma di piccole bolle o gocce. Il latte intero, per esempio, è un'emulsione costituita prevalentemente da acqua e grassi. ==Enantiomero== ==Energia di risonanza== ==Entità molecolare== {{Incipit|En-ti-tà mo-le-co-là-re|Entità molecolare|pz}} qualsiasi cosa microscopica che prende parte ad una reazione chimica.<ref>[http://goldbook.iupac.org/M03986.html GB molecular entity]</ref> <br /> Per essere tali devono avere caratteristiche ({{I|E#Energia cinetica|energia cinetica}}, {{I|C#Carica elettrica|carica elettrica}}, {{I|M#Massa isotopica|massa isotopica}}, {{I|C#Chiralità|chiralità}} ecc.) che le rendono identificabili, ma possono essere entità di qualsiasi tipo: {{I|I#Ione|ioni}}, {{I|P#Particella subatomica|particelle subatomiche}}, {{I|A#Atomo|atomi}}, {{I|M#Macromolecola|macromolecole}} eccetera (non devono essere necessariamente {{I|M#Molecola|molecole}} come può far pensare il nome).<br /> Per usare un paragone, [[w:Voltaire|Voltaire]] e un gatto sono individui come una molecola di metano o l'atomo di {{I|U#Uranio|uranio}} 238 che ha innescato una fissione a catena sono entità molecolari. ''Vedi anche: {{I|S#Specie chimica|specie chimica}}, {{I|S#Sostanza chimica|sostanza chimica}}, {{I|C#Composto chimico|composto chimico}}, {{I|I#Isomero|isomero}}, {{I|I#Isotopologo|isotopologo}}'' ==Epimero== ==Epossido== ==Equazione chimica== ==Equazione di Shrӧdinger== ==Erbio== {{incipit|èr-bio|erbio|pz}} {{Tavola periodica DCD|Er}} ==Essiccatore== ==Esoso== ==Esotermico== {{Incipit|E-so-tèr-mi-co|Esotermico|pz}} che sprigiona {{I|C#Calore|calore}}. ==Estere== [[File:Methyl-acetate-3D-balls.png|thumb|100px|L'estere più semplice, l'acetato di metile]] {{Incipit|È-ste-re|estere|pz}} composto organico derivato dagli {{I|A#acido carbossilico|acidi carbossilici}} con sostituzione formale del gruppo {{I|O#ossidrile|ossidrile}} con un gruppo -OR (dove R è un generico residuo {{I|I#Idrocarburo|idrocarburico}}). ==Etere== [[File:Dimethyl-ether-3D-balls.png|thumb|100px|Molecola del dimetiletere]] {{Incipit|È-te-re|etere|pz}} {{I|C#composto}} organico avente un ponte ossigeno che lega due catene carboniose, di formula generica R-O-R', dove R è un qualsiasi gruppo {{I|A#alchilico}} (o {{I|A#arilico}}). Un esempio è CH<sub>3</sub/>OCH<sub>3</sub/>, l'etere dimetilico (o dimetiletere o metossimetano). ==Etile== [[File:Ethanol-3D-balls.png|thumb|right|100px|Alcol etilico]] {{Incipit|E-tì-le|Etile|pz}} molecola di etano cui è stato rimosso un atomo di idrogeno (•CH₂CH₃).<br /> Esso è un {{I|G#Gruppo funzionale|frammento di molecola}} molto comune nelle {{I|C#Sostanza chimica|sostanze chimiche}} usate in laboratorio ed in molti altri ambiti. In esse l'idrogeno rimosso dall'etano è sostituito con un altro {{I|G#gruppo funzionale}} (immagine a destra).<br /> Ai composti in cui è presente viene associato l'aggettivo '''etilico''', fra i quali il più comune è l'{{I|A#alcol}} etilico contenuto nelle bevande alcoliche. Altri esempi sono l'acetato di etile<ref>[[File:Ethyl-acetate-3D-balls.png|200px|link=w:Acetato di etile]]</ref>, l'etere etilico<ref>[[File:Diethyl-ether-3D-balls.png|200px|link=w:Etere dietilico]]</ref> ed il metil-etil chetone<ref>[[File:Butanone-3D-balls.png|200px|link=w:Butanone]]</ref>, usati come solventi. <br clear="all"> ==Etossido== ==Europio== {{incipit|eu-rò-pio|europio|pz}} {{Tavola periodica DCD|Eu}} ==Evaporazione== {{Incipit|E-va-po-ra-ziò-ne|evaporazione|pz}} passaggio dallo stato di aggregazione liquido a quello aeriorme che coinvolge solo la superficie del liquido. ==<div style="text-align:center ">Bibliografia</div>== *'''[[w:International Union of Pure and Applied Chemistry|IUPAC]]''' [[w:Compendium of Chemical Terminology|Gold Book]] {{cita web|url=http://goldbook.iupac.org/index.html|titolo=online||cid=GB}} *<!-- DCCI-->Dizionario di chimica e chimica industriale {{cita web|url=http://www.minerva.unito.it/Chimica&Industria/Dizionario/DizRubrica.htm#Rubrica|titolo=online||cid=DCCI}} *<!-- SC-->Dizionario di italiano Sabatini Coletti {{cita web|url=http://www.minerva.unito.it/Chimica&Industria/Dizionario/DizRubrica.htm#Rubrica|titolo=online||cid=SC}} *[[wikt:Categoria:Chimica-IT|Termini chimici]] su Wikizionario in italiano. *[[:en:Category:Chemistry|Termini chimici]] di tutte le lingue su Wikizionario in inglese. ==<div style="text-align:center ">Note</div>== <references/> [[Categoria:Dizionario chimico divulgativo]] jo8st38e5cgxohzbs5bfbcpwl8vcrik 498452 498450 2026-05-25T09:26:44Z Д.Ильин 32713 498452 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|25%|31 maggio 2014}} {{Indice DCD}} {{Horizontal TOC}} __NOTOC__ ==Eccimero== ==Ecciplesso== ==Eccitazione== ==Ecologia== ==Effervescenza== ==Elastomero== ==Elemento== ==Elemento chimico== {{Incipit|E-le-mèn-to chì-mi-co|Elemento chimico|pz}} è una sostanza che non può essere scomposta o trasformata in sostanze più semplici, costituita da atomi della stessa natura. Fra gli elementi chimici più conosciuti c'è l'ossigeno. ==Elettrofilo== {{Incipit|E-let-trò-fi-lo|elettrofilo|pz}} {{i|S#specie chimica}} che in una reazione lega (in altre parole acquista) un doppietto elettronico formando un {{i|L#legame covalente}} col partner di reazione (che fa da {{i|N#nucleofilo}}). Esempio: :<chem>H+ + NH3 <=> NH4+</chem> Lo ione idrogeno si comporta da elettrofilo perché lega la coppia elettronica localizzata sull'atomo di azoto dell'ammoniaca (che è il nucleofilo). ==Elettron-attrattore== {{Incipit|E-let-tron-attrattòre|E#Effetto induttivo|sin}} ==Elettrondeficienza== [[File:Borane-3D-balls.png|thumb|right|150px|{{Cassetto|colore=lightblue|titolo=Didascalia|testo=Borano, BH₃. In tale molecola il boro crea tre legami covalenti ottenendo sei elettroni nel suo guscio di valenza, ma ''ha bisogno di altri due'' per completare l'ottetto. Perciò esso è elettrondeficiente.}}]] {{Incipit|E-let-tro-de-fi-cien-za|elettrodeficienza|pz}} significa "mancanza di elettroni" ed è la situazione di un atomo che ha bisogno del doppietto elettronico di un altro atomo per essere stabile.<br /> La parola ''elettrondeficiente'' non ha una definizione rigorosa e viene sovente usata per gli atomi che non hanno raggiunto l'{{I|O#Ottetto|ottetto}} in una molecola (Esempi molto comuni di molecole con tale caratteristica sono i {{I|B#Borano|borani}} ed i composti degli altri elementi del {{I|G#Gruppo|gruppo}} A-III) ma può essere riferito anche ad atomi i cui elettroni sono attratti da altri atomi molto elettronegativi: la loro nuvola elettronica viene deviata e la carica positiva del nucleo rimane scoperta, quindi diventano capaci di attrarre a sé altri doppietti elettronici. In questi casi può assumere il sinonimo di {{I|E#Elettrofilo|elettrofilo}} e di {{I|A#Acido|acido di Lewis}}.<br /> Al limite si può espandere anche al {{I|L#Legame metallico|legame metallico}}. <br clear="all"> ==Elettrone== <gallery mode="packed-hover" heights="130"> File:Crookes tube-in use-lateral view-standing cross prPNr°11.jpg|[[w:Tubo di Crookes|Tubo di Crookes]], invenzione che permise i primi studi sugli elettroni File:Lightning in Zdolbuniv.jpg|[[w:Fulmine|Fulmine]] File:Atom_Diagram.svg|Rappresentazione stilizzata di un atomo File:Voltage source with metallic conductor.svg| Schema di un circuito elettrico File:Singingteslacoil.jpg|Scarica da una [[w:Bobina di Tesla|bobina di Tesla]] File:High voltage arc - Jacob's Ladder.JPG| [[w:en:Spark gap#Visual entertainment|Scala di Giacobbe]] </gallery> {{Incipit|E-let-trò-ne|elettrone|pz}} {{I|P#Particella subatomica|particella subatomica}} avente {{I|C#Carica elettrica|carica elettrica}} negativa. Gli elettroni sono quelle particelle che, tramite attrazione elettrostatica, collegano gli atomi per formare le molecole. A loro volta queste ultime si attraggono (sempre tramite forze elettrostatiche) per formare aggregati macroscopici: le sostanze solide e liquide (nei gas le attrazioni tra le molecole sono troppo deboli per rimanere unite). <br /> Gli elettroni sono anche quelle particelle che compongono la corrente elettrica e i fulmini: in entrambi i casi tali particelle si muovono attratte dalla {{I|C#Campo elettrico|forza elettromotrice}} generando effetti come accendere una lampadina o produrre una scintilla.<br /> I fenomeni elettrici erano da sempre conosciuti dall'uomo ma si scoprì che l'elettrone era qualcosa di diverso dalla materia ordinaria solo nel XIX secolo, e nel 1896 fu dimostrato che esso è una particella subatomica. <br /> Gli studi sul comportamento quantistico degli elettroni e delle altre particelle a livello subatomico cominciarono invece nel 1900. Nel 1924 fu scoperto che l'elettrone aveva un particolare comportamento ondulatorio (come la luce ed altre particelle), cosa che aiutò a spiegare il motivo per cui esso orbita attorno al nucleo degli atomi in zone preferenziali (orbitali e livelli) tramite le {{I|E#Equazione di Shrӧdinger|equazioni di Shrӧdinger}} e {{I|E#Equazione di Dirac|Dirac}} formulate rispettivamente nel 1925 e nel 1928. ==Elettronegatività== {{Incipit|E-let-tro-ne-ga-ti-vi-tà|elettronegatività|pz}} valore numerico che esprime la forza con cui un atomo tende ad attrarre gli elettroni che gli orbitano attorno.<ref>[http://goldbook.iupac.org/E01990.html GB electronegativity]</ref> ==Elio== {{incipit|è-lio|elio|pz}} {{Tavola periodica DCD|He}} ==Effetto induttivo== ==Emiacetale== [[File:Hemiketal-2D-skeletal.svg|thumb|left|100px|Formula generale di un emiacetale]] [[File:Hemiacetal-2D-skeletal.png|thumb|right|100px|Formula di un emiacetale derivato da un'aldeide]] {{incipit|e-mi-a-ce-ta-le|emiacetale|pz}} {{I|G#Gruppo funzionale|gruppo funzionale}} costituito da un atomo di carbonio collegato a due carboni e/o idrogeni, ad un gruppo {{I|O#Ossidrile|ossidrile}} -OH e ad un {{I|E#Etere|etere}} -OR.<ref>IUPAC Gold Book - [http://goldbook.iupac.org/H02774.html Hemiacetals].</ref> Esso fa parte della categoria più vasta degli {{I|A#Acetale|acetali}}, in cui uno dei gruppi -OR è sostituito da un gruppo -OH. Il termine "emiacetale" è usato per indicare in maniera specifica il gruppo funzionale derivato da un'aldeide (cioè in cui il carbonio centrale è legato ad un ossidrile, un etere, un carbonio ed un idrogeno) mentre gli emiacetali derivati da un chetone (in cui l'idrogeno è rimpiazzato con un atomo di carbonio) vengono detti {{I|E#Emichetale|emichetali}}. <br clear="all"> ==Emialdeide== * Vedi {{I|S#Semialdeide|Semialdeide}}. ==Emiaminale== ==Emichetale== [[File:Hemiketal-2D-skeletal.svg|100px]] {{incipit|e-mi-che-ta-le|emichetale|pz}} Gruppo funzionale costituito da un atomo di carbonio collegato a due carboni, ad un gruppo ossidrile -OH e ad un etere -OR.<ref>IUPAC Gold Book - [http://goldbook.iupac.org/H02776.html Ketals].</ref> E' una categoria specifica di {{I|A#Acetale|acetali}} in cui il carbonio centrale non è mai legato ad un idrogeno, ed uno dei due gruppi -OR è sostituito da un gruppo -OH. Il termine, anche se non rigoroso, è largamente usato per indicare questa specifica categoria di composti.<br /> Essi derivano dalla condensazione di una molecola di {{I|C#Chetone|chetone}} con un solo equivalente di {{I|A#Alcol|alcol}}. ==Emulsione== {{Incipit|E-mul-siò-ne|emulsione|pz}} dispersione di un fluido in un altro fluido immiscibile, sotto forma di piccole bolle o gocce. 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''Vedi anche: {{I|S#Specie chimica|specie chimica}}, {{I|S#Sostanza chimica|sostanza chimica}}, {{I|C#Composto chimico|composto chimico}}, {{I|I#Isomero|isomero}}, {{I|I#Isotopologo|isotopologo}}'' ==Epimero== ==Epossido== ==Equazione chimica== ==Equazione di Shrӧdinger== ==Erbio== {{incipit|èr-bio|erbio|pz}} {{Tavola periodica DCD|Er}} ==Essiccatore== ==Esoso== ==Esotermico== {{Incipit|E-so-tèr-mi-co|Esotermico|pz}} che sprigiona {{I|C#Calore|calore}}. ==Estere== [[File:Methyl-acetate-3D-balls.png|thumb|100px|L'estere più semplice, l'acetato di metile]] {{Incipit|È-ste-re|estere|pz}} composto organico derivato dagli {{I|A#acido carbossilico|acidi carbossilici}} con sostituzione formale del gruppo {{I|O#ossidrile|ossidrile}} con un gruppo -OR (dove R è un generico residuo {{I|I#Idrocarburo|idrocarburico}}). ==Etere== [[File:Dimethyl-ether-3D-balls.png|thumb|100px|Molecola del dimetiletere]] {{Incipit|È-te-re|etere|pz}} {{I|C#composto}} organico avente un ponte ossigeno che lega due catene carboniose, di formula generica R-O-R', dove R è un qualsiasi gruppo {{I|A#alchilico}} (o {{I|A#arilico}}). Un esempio è CH<sub>3</sub/>OCH<sub>3</sub/>, l'etere dimetilico (o dimetiletere o metossimetano). ==Etile== [[File:Ethanol-3D-balls.png|thumb|right|100px|Alcol etilico]] {{Incipit|E-tì-le|Etile|pz}} molecola di etano cui è stato rimosso un atomo di idrogeno (•CH₂CH₃).<br /> Esso è un {{I|G#Gruppo funzionale|frammento di molecola}} molto comune nelle {{I|C#Sostanza chimica|sostanze chimiche}} usate in laboratorio ed in molti altri ambiti. In esse l'idrogeno rimosso dall'etano è sostituito con un altro {{I|G#gruppo funzionale}} (immagine a destra).<br /> Ai composti in cui è presente viene associato l'aggettivo '''etilico''', fra i quali il più comune è l'{{I|A#alcol}} etilico contenuto nelle bevande alcoliche. Altri esempi sono l'acetato di etile<ref>[[File:Ethyl-acetate-3D-balls.png|200px|link=w:Acetato di etile]]</ref>, l'etere etilico<ref>[[File:Diethyl-ether-3D-balls.png|200px|link=w:Etere dietilico]]</ref> ed il metil-etil chetone<ref>[[File:Butanone-3D-balls.png|200px|link=w:Butanone]]</ref>, usati come solventi. <br clear="all"> ==Etossido== ==Europio== {{incipit|eu-rò-pio|europio|pz}} {{Tavola periodica DCD|Eu}} ==Evaporazione== {{Incipit|E-va-po-ra-ziò-ne|evaporazione|pz}} passaggio dallo stato di aggregazione liquido a quello aeriorme che coinvolge solo la superficie del liquido. ==<div style="text-align:center ">Bibliografia</div>== *'''[[w:International Union of Pure and Applied Chemistry|IUPAC]]''' [[w:Compendium of Chemical Terminology|Gold Book]] {{cita web|url=http://goldbook.iupac.org/index.html|titolo=online||cid=GB}} *<!-- DCCI-->Dizionario di chimica e chimica industriale {{cita web|url=http://www.minerva.unito.it/Chimica&Industria/Dizionario/DizRubrica.htm#Rubrica|titolo=online||cid=DCCI}} *<!-- SC-->Dizionario di italiano Sabatini Coletti {{cita web|url=http://www.minerva.unito.it/Chimica&Industria/Dizionario/DizRubrica.htm#Rubrica|titolo=online||cid=SC}} *[[wikt:Categoria:Chimica-IT|Termini chimici]] su Wikizionario in italiano. *[[:en:Category:Chemistry|Termini chimici]] di tutte le lingue su Wikizionario in inglese. ==<div style="text-align:center ">Note</div>== <references/> [[Categoria:Dizionario chimico divulgativo]] 6ip62hkgkgc29hsbk3v3qhmd57edfh5 498453 498452 2026-05-25T10:07:18Z Д.Ильин 32713 498453 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|25%|31 maggio 2014}} {{Indice DCD}} {{Horizontal TOC}} __NOTOC__ ==Eccimero== ==Ecciplesso== ==Eccitazione== ==Ecologia== ==Effervescenza== ==Elastomero== ==Elemento== ==Elemento chimico== {{Incipit|E-le-mèn-to chì-mi-co|Elemento chimico|pz}} è una sostanza che non può essere scomposta o trasformata in sostanze più semplici, costituita da atomi della stessa natura. Fra gli elementi chimici più conosciuti c'è l'ossigeno. ==Elettrofilo== {{Incipit|E-let-trò-fi-lo|elettrofilo|pz}} {{i|S#specie chimica}} che in una reazione lega (in altre parole acquista) un doppietto elettronico formando un {{i|L#legame covalente}} col partner di reazione (che fa da {{i|N#nucleofilo}}). Esempio: :<chem>H+ + NH3 <=> NH4+</chem> Lo ione idrogeno si comporta da elettrofilo perché lega la coppia elettronica localizzata sull'atomo di azoto dell'ammoniaca (che è il nucleofilo). ==Elettron-attrattore== {{Incipit|E-let-tron-attrattòre|E#Effetto induttivo|sin}} ==Elettrondeficienza== [[File:Borane-3D-balls.png|thumb|right|150px|{{Cassetto|colore=lightblue|titolo=Didascalia|testo=Borano, BH₃. In tale molecola il boro crea tre legami covalenti ottenendo sei elettroni nel suo guscio di valenza, ma ''ha bisogno di altri due'' per completare l'ottetto. Perciò esso è elettrondeficiente.}}]] {{Incipit|E-let-tro-de-fi-cien-za|elettrodeficienza|pz}} significa "mancanza di elettroni" ed è la situazione di un atomo che ha bisogno del doppietto elettronico di un altro atomo per essere stabile.<br /> La parola ''elettrondeficiente'' non ha una definizione rigorosa e viene sovente usata per gli atomi che non hanno raggiunto l'{{I|O#Ottetto|ottetto}} in una molecola (Esempi molto comuni di molecole con tale caratteristica sono i {{I|B#Borano|borani}} ed i composti degli altri elementi del {{I|G#Gruppo|gruppo}} A-III) ma può essere riferito anche ad atomi i cui elettroni sono attratti da altri atomi molto elettronegativi: la loro nuvola elettronica viene deviata e la carica positiva del nucleo rimane scoperta, quindi diventano capaci di attrarre a sé altri doppietti elettronici. In questi casi può assumere il sinonimo di {{I|E#Elettrofilo|elettrofilo}} e di {{I|A#Acido|acido di Lewis}}.<br /> Al limite si può espandere anche al {{I|L#Legame metallico|legame metallico}}. <br clear="all"> ==Elettrone== <gallery mode="packed-hover" heights="130"> File:Crookes tube-in use-lateral view-standing cross prPNr°11.jpg|[[w:Tubo di Crookes|Tubo di Crookes]], invenzione che permise i primi studi sugli elettroni File:Lightning in Zdolbuniv.jpg|[[w:Fulmine|Fulmine]] File:Atom_Diagram.svg|Rappresentazione stilizzata di un atomo File:Voltage source with metallic conductor.svg| Schema di un circuito elettrico File:Singingteslacoil.jpg|Scarica da una [[w:Bobina di Tesla|bobina di Tesla]] File:High voltage arc - Jacob's Ladder.JPG| [[w:en:Spark gap#Visual entertainment|Scala di Giacobbe]] </gallery> {{Incipit|E-let-trò-ne|elettrone|pz}} {{I|P#Particella subatomica|particella subatomica}} avente {{I|C#Carica elettrica|carica elettrica}} negativa. Gli elettroni sono quelle particelle che, tramite attrazione elettrostatica, collegano gli atomi per formare le molecole. A loro volta queste ultime si attraggono (sempre tramite forze elettrostatiche) per formare aggregati macroscopici: le sostanze solide e liquide (nei gas le attrazioni tra le molecole sono troppo deboli per rimanere unite). <br /> Gli elettroni sono anche quelle particelle che compongono la corrente elettrica e i fulmini: in entrambi i casi tali particelle si muovono attratte dalla {{I|C#Campo elettrico|forza elettromotrice}} generando effetti come accendere una lampadina o produrre una scintilla.<br /> I fenomeni elettrici erano da sempre conosciuti dall'uomo ma si scoprì che l'elettrone era qualcosa di diverso dalla materia ordinaria solo nel XIX secolo, e nel 1896 fu dimostrato che esso è una particella subatomica. <br /> Gli studi sul comportamento quantistico degli elettroni e delle altre particelle a livello subatomico cominciarono invece nel 1900. Nel 1924 fu scoperto che l'elettrone aveva un particolare comportamento ondulatorio (come la luce ed altre particelle), cosa che aiutò a spiegare il motivo per cui esso orbita attorno al nucleo degli atomi in zone preferenziali (orbitali e livelli) tramite le {{I|E#Equazione di Shrӧdinger|equazioni di Shrӧdinger}} e {{I|E#Equazione di Dirac|Dirac}} formulate rispettivamente nel 1925 e nel 1928. ==Elettronegatività== {{Incipit|E-let-tro-ne-ga-ti-vi-tà|elettronegatività|pz}} valore numerico che esprime la forza con cui un atomo tende ad attrarre gli elettroni che gli orbitano attorno.<ref>[http://goldbook.iupac.org/E01990.html GB electronegativity]</ref> ==Elio== {{incipit|è-lio|elio|pz}} {{Tavola periodica DCD|He}} ==Effetto induttivo== ==Emiacetale== [[File:Hemiketal-2D-skeletal.svg|thumb|left|100px|Formula generale di un emiacetale]] [[File:Hemiacetal-2D-skeletall.svg|thumb|100px|Formula di un emiacetale derivato da un'aldeide]] {{incipit|e-mi-a-ce-ta-le|emiacetale|pz}} {{I|G#Gruppo funzionale|gruppo funzionale}} costituito da un atomo di carbonio collegato a due carboni e/o idrogeni, ad un gruppo {{I|O#Ossidrile|ossidrile}} -OH e ad un {{I|E#Etere|etere}} -OR.<ref>IUPAC Gold Book - [http://goldbook.iupac.org/H02774.html Hemiacetals].</ref> Esso fa parte della categoria più vasta degli {{I|A#Acetale|acetali}}, in cui uno dei gruppi -OR è sostituito da un gruppo -OH. Il termine "emiacetale" è usato per indicare in maniera specifica il gruppo funzionale derivato da un'aldeide (cioè in cui il carbonio centrale è legato ad un ossidrile, un etere, un carbonio ed un idrogeno) mentre gli emiacetali derivati da un chetone (in cui l'idrogeno è rimpiazzato con un atomo di carbonio) vengono detti {{I|E#Emichetale|emichetali}}. <br clear="all"> ==Emialdeide== * Vedi {{I|S#Semialdeide|Semialdeide}}. ==Emiaminale== ==Emichetale== [[File:Hemiketal-2D-skeletal.svg|100px]] {{incipit|e-mi-che-ta-le|emichetale|pz}} Gruppo funzionale costituito da un atomo di carbonio collegato a due carboni, ad un gruppo ossidrile -OH e ad un etere -OR.<ref>IUPAC Gold Book - [http://goldbook.iupac.org/H02776.html Ketals].</ref> E' una categoria specifica di {{I|A#Acetale|acetali}} in cui il carbonio centrale non è mai legato ad un idrogeno, ed uno dei due gruppi -OR è sostituito da un gruppo -OH. Il termine, anche se non rigoroso, è largamente usato per indicare questa specifica categoria di composti.<br /> Essi derivano dalla condensazione di una molecola di {{I|C#Chetone|chetone}} con un solo equivalente di {{I|A#Alcol|alcol}}. ==Emulsione== {{Incipit|E-mul-siò-ne|emulsione|pz}} dispersione di un fluido in un altro fluido immiscibile, sotto forma di piccole bolle o gocce. Il latte intero, per esempio, è un'emulsione costituita prevalentemente da acqua e grassi. ==Enantiomero== ==Energia di risonanza== ==Entità molecolare== {{Incipit|En-ti-tà mo-le-co-là-re|Entità molecolare|pz}} qualsiasi cosa microscopica che prende parte ad una reazione chimica.<ref>[http://goldbook.iupac.org/M03986.html GB molecular entity]</ref> <br /> Per essere tali devono avere caratteristiche ({{I|E#Energia cinetica|energia cinetica}}, {{I|C#Carica elettrica|carica elettrica}}, {{I|M#Massa isotopica|massa isotopica}}, {{I|C#Chiralità|chiralità}} ecc.) che le rendono identificabili, ma possono essere entità di qualsiasi tipo: {{I|I#Ione|ioni}}, {{I|P#Particella subatomica|particelle subatomiche}}, {{I|A#Atomo|atomi}}, {{I|M#Macromolecola|macromolecole}} eccetera (non devono essere necessariamente {{I|M#Molecola|molecole}} come può far pensare il nome).<br /> Per usare un paragone, [[w:Voltaire|Voltaire]] e un gatto sono individui come una molecola di metano o l'atomo di {{I|U#Uranio|uranio}} 238 che ha innescato una fissione a catena sono entità molecolari. ''Vedi anche: {{I|S#Specie chimica|specie chimica}}, {{I|S#Sostanza chimica|sostanza chimica}}, {{I|C#Composto chimico|composto chimico}}, {{I|I#Isomero|isomero}}, {{I|I#Isotopologo|isotopologo}}'' ==Epimero== ==Epossido== ==Equazione chimica== ==Equazione di Shrӧdinger== ==Erbio== {{incipit|èr-bio|erbio|pz}} {{Tavola periodica DCD|Er}} ==Essiccatore== ==Esoso== ==Esotermico== {{Incipit|E-so-tèr-mi-co|Esotermico|pz}} che sprigiona {{I|C#Calore|calore}}. ==Estere== [[File:Methyl-acetate-3D-balls.png|thumb|100px|L'estere più semplice, l'acetato di metile]] {{Incipit|È-ste-re|estere|pz}} composto organico derivato dagli {{I|A#acido carbossilico|acidi carbossilici}} con sostituzione formale del gruppo {{I|O#ossidrile|ossidrile}} con un gruppo -OR (dove R è un generico residuo {{I|I#Idrocarburo|idrocarburico}}). ==Etere== [[File:Dimethyl-ether-3D-balls.png|thumb|100px|Molecola del dimetiletere]] {{Incipit|È-te-re|etere|pz}} {{I|C#composto}} organico avente un ponte ossigeno che lega due catene carboniose, di formula generica R-O-R', dove R è un qualsiasi gruppo {{I|A#alchilico}} (o {{I|A#arilico}}). Un esempio è CH<sub>3</sub/>OCH<sub>3</sub/>, l'etere dimetilico (o dimetiletere o metossimetano). ==Etile== [[File:Ethanol-3D-balls.png|thumb|right|100px|Alcol etilico]] {{Incipit|E-tì-le|Etile|pz}} molecola di etano cui è stato rimosso un atomo di idrogeno (•CH₂CH₃).<br /> Esso è un {{I|G#Gruppo funzionale|frammento di molecola}} molto comune nelle {{I|C#Sostanza chimica|sostanze chimiche}} usate in laboratorio ed in molti altri ambiti. In esse l'idrogeno rimosso dall'etano è sostituito con un altro {{I|G#gruppo funzionale}} (immagine a destra).<br /> Ai composti in cui è presente viene associato l'aggettivo '''etilico''', fra i quali il più comune è l'{{I|A#alcol}} etilico contenuto nelle bevande alcoliche. Altri esempi sono l'acetato di etile<ref>[[File:Ethyl-acetate-3D-balls.png|200px|link=w:Acetato di etile]]</ref>, l'etere etilico<ref>[[File:Diethyl-ether-3D-balls.png|200px|link=w:Etere dietilico]]</ref> ed il metil-etil chetone<ref>[[File:Butanone-3D-balls.png|200px|link=w:Butanone]]</ref>, usati come solventi. <br clear="all"> ==Etossido== ==Europio== {{incipit|eu-rò-pio|europio|pz}} {{Tavola periodica DCD|Eu}} ==Evaporazione== {{Incipit|E-va-po-ra-ziò-ne|evaporazione|pz}} passaggio dallo stato di aggregazione liquido a quello aeriorme che coinvolge solo la superficie del liquido. ==<div style="text-align:center ">Bibliografia</div>== *'''[[w:International Union of Pure and Applied Chemistry|IUPAC]]''' [[w:Compendium of Chemical Terminology|Gold Book]] {{cita web|url=http://goldbook.iupac.org/index.html|titolo=online||cid=GB}} *<!-- DCCI-->Dizionario di chimica e chimica industriale {{cita web|url=http://www.minerva.unito.it/Chimica&Industria/Dizionario/DizRubrica.htm#Rubrica|titolo=online||cid=DCCI}} *<!-- SC-->Dizionario di italiano Sabatini Coletti {{cita web|url=http://www.minerva.unito.it/Chimica&Industria/Dizionario/DizRubrica.htm#Rubrica|titolo=online||cid=SC}} *[[wikt:Categoria:Chimica-IT|Termini chimici]] su Wikizionario in italiano. *[[:en:Category:Chemistry|Termini chimici]] di tutte le lingue su Wikizionario in inglese. ==<div style="text-align:center ">Note</div>== <references/> [[Categoria:Dizionario chimico divulgativo]] ooc3ekvfbps84zvmniv4q4b0rzyw416 0 34638 498448 498219 2026-05-24T22:58:42Z VoceUmana7 51633 498448 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} Le disposizioni foniche attualmente presenti in questo libro sono '''5008'''. == Per il lettore == Ciascun organo a canne è uno strumento a sé, con una propria dignità indissolubilmente legata alla sua unicità. Non troveremo mai un organo uguale ad un altro, neppure nei rarissimi casi di strumenti costruiti in serie: avranno sempre qualcosa che li distinguerà fra di loro. Come poter, dunque, descrivere uno strumento unico, in maniera tale che, senza suonarlo o ascoltarlo, sia possibile capire come è fatto? Grazie alla sua disposizione fonica: essa è l'elenco dei registri che compongono lo strumento, riportati in base alla loro appartenenza alle varie "divisioni" (manuale/i ed eventualmente pedale). Pertanto si tratta di un elemento fondamentale, l'unica vera grande ed esaustiva descrizione dello strumento, dal momento che un organo si differenzia da un altro fondamentalmente per i registri che ha. Questo wikilibro si prefigge il compito di racchiudere al suo interno le disposizioni foniche di organi del presente e del passato, raggruppate in base alla loro collocazione all'interno di edifici che, per sviluppi culturali ed esigenze liturgiche, sono per la maggior parte destinati al culto. La presente opera si rivolge, dunque, non solo allo studioso di organaria ed organologia, ma anche al curioso che vuol sapere come è fatto l'organo della chiesa tot, all'appassionato, all'organista che ha l'esigenza di conoscere le caratteristiche di un tal organo, a chiunque, in poche parole, sia interessato all'argomento. == Per il contributore == Chiunque voglia contribuire all'edificazione del presente wikilibro, è il benvenuto, ed è pregato di seguire, per amor di uniformità, lo schema che può vedere nelle pagine già presenti. Sono tuttavia doverose alcune raccomandazioni tecniche. Una volta inserite una o più disposizioni foniche, il contributore è pregato di aggiornare il numero all'inizio di questa pagina. === Dei titoli === I titoli delle singole pagine seguono sempre questo schema: Stato/Regione (o altra divisione amministrativa analoga)/Provincia (o altra divisione amministrativa analoga)/Comune/Località (che può essere anche il comune stesso, comunque si ripete) - Edificio Ad esempio: Italia/Lombardia/Città metropolitana di Milano/Milano/Milano - Cattedrale di Santa Maria Nascente Nei nomi delle chiese, si scrive solo: ''Chiesa di...'', oppure ''Santuario di...'', oppure ''Basilica di...'', ''Cattedrale di...'' o ''Cattedrale metropolitana di...'', non ''Basilica Cattedrale Primaziale Metropolitana Santuario Protoecclesia di...''. Sono altresì bandite le abbreviazioni (come ad esempio ''S.'' al posto di ''Santo/Santa/Sacro''). Se in un edificio ci sono più organi, vanno tutti nella stessa pagina. Le singole pagine non sono per organo, ma per edificio. === Delle tabelle riassuntive === Le tabelle riassuntive a inizio pagina, seguono questo schema: * '''Costruttore:''' [nome e] cognome del costruttore/ditta costruttrice con, in caso, tra parentesi e in corsivo, il numero d'opera * '''Anno:''' anno di costruzione (in caso, in nota, data dell'inaugurazione) * '''Restauri/modifiche:''' elenco: nome di chi ha fatto il restauro e, tra parentesi, anno e tipologia di intervento * '''Registri:''' numero dei registri (in caso di registri spezzati, ciascuno vale 1 e non 1/2) * '''Canne:''' numero di canne * '''Trasmissione:''' meccanica/pneumatico-tubolare/elettrica/elettronica/ecc. nel caso di mista, si scrive mista e poi si specifica tra parentesi * '''Consolle:''' tipologia della consolle (a finestra, mobile/fissa indipendente, appoggiata, rivolta, ecc.) e posizione (al centro del coro, al centro della parete anteriore della cassa, su apposita cantoria, ecc.) * '''Tastiere:''' n° di tastiere e di note ed estensione tra parentesi * '''Pedaliera:''' tipologia di pedaliera (a leggio, dritta, concava, concavo-radiale), n° di note ed estensione tra parentesi * '''Collocazione:''' n° dei corpi, posizione dei corpi. Esempio: * '''Costruttore:''' Pinco Pallino (''Opus 100'') * '''Anno:''' 2019-2020 * '''Restauri/modifiche:''' Tizio Caio (2102, restauro conservativo), Sempronio (2156, modifiche e ampliamento) * '''Registri:''' 36 * '''Canne:''' 3.562 * '''Trasmissione:''' mista (meccanica per i manuali e il pedale, elettronica per i registri) * '''Consolle:''' a finestra, al centro della parete anteriore della cassa * '''Tastiere:''' 3 di 56 note (''Do<small>1</small>''-''Sol<small>5</small>'') * '''Pedaliera:''' concavo-radiale di 30 note (''Do<small>1</small>''-''Fa<small>3</small>'') * '''Collocazione:''' in due corpi contrapposti, sulla cantoria in controfacciata Nel caso di ottave scavezze: * '''Tastiera:''' 1 di 50 note con prima ottava scavezza (''Do<small>1</small>''-''Fa<small>5</small>'', Bassi/Soprani ''Do#<small>3</small>''/''Re<small>3</small>'') * '''Pedaliera:''' a leggio di 18 note con prima ottava scavezza (''Do<small>1</small>''-''Sol#<small>2</small>''), priva di registri propri e costantemente unita al manuale Non sono ammesse abbreviazioni, come ad esempio i nomi degli organari. === Delle disposizioni foniche === * I nomi delle divisioni vengono scritti nel seguente modo: '''I - ''Grand'Organo'''''; quello del pedale così: '''Pedale'''; * il nome della seconda o terza tastiera si riporta semplicemente, dopo il numero ordinale romano, come '''''Espressivo''''' e non come Recitativo, essendo un'impropria italianizzazione del francese ''Récit''; * nel caso di aggettivi dopo il nome del manuale, essi sono riportati con la prima lettera minuscola (ad esempio: '''VI - ''Organo antico aperto'''''); * qualora i registri, sulla consolle, siano raggruppati per Concerto e Ripieno (ad esempio come avviene per la maggior parte degli organi ottocenteschi italiani), si segua questo schema ([[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Toscana/Provincia di Siena/Montalcino/Montisi - Chiesa delle Sante Flora e Lucilla|qui un esempio]]) e, nel caso di più manuali, si premetta sempre il numero e il nome (ad esempio: '''I - Organo eco ''Concerto'''''); * all'interno di ogni divisione vi sono due colonne, divise da doppia stanghetta verticale (<code><nowiki>||</nowiki></code>), che rispettivamente, da sinistra a destra, sono: 1) nome del registro con eventualmente indicato il numero di file, 2) altezza del registro in piedi con eventualmente specificata l'appartenenza ai soli Bassi o ai soli Soprani (esempio: <code><nowiki>Ripieno 5 file || 2' Soprani</nowiki></code>); * tutti i nomi registri sono scritti con la prima lettera maiuscola, mentre le parole seguenti devono iniziare con la minuscola (ad esempio: ''Ripieno acuto 5 file'' e '''non''' ''Ripieno Acuto 5 File''), ad eccezione delle disposizioni in tedesco o nelle lingue che richiedono la maiuscola anche per tutti i sostantivi - nel caso non sia possibile reperire l'altezza in piedi delle mutazioni composte, si sposta il numero di file nel campo dell'altezza in piedi (esempio: <code><nowiki>Ripieno || 5 file</nowiki></code>); * le mutazioni sono scritte con il numero intero separato da quello frazionario tramite un punto, così: ''5.1/3<nowiki>'</nowiki>''; qualora l'altezza sia solo frazionaria, si omette lo ''0.'' iniziale, così: ''1/4<nowiki>'</nowiki>'' e '''non''' ''0.1/4<nowiki>'</nowiki>''; * nel caso di mutazioni composte, l'altezza in piedi è riportata solo relativamente alla prima fila, ad eccezione di quelle a due file (per non occupare troppo spazio) - qualora le altezze delle file successive presentino delle anomalie, si inseriscono in nota. * i registri ad ancia sono scritti in rosso quando sono riportati così sulla consolle; * non si inserisce il numero ordinale davanti a ciascun registro; * non si riportano le unioni e gli accoppiamenti, né gli annullatori; * il Tremolo si riporta all'interno di ciascuna divisione; * gli accessori (ad esempio: Uccelliera, Zampogna ecc.) si riportano nel seguente modo prima della disposizione fonica: '''Accessori''': ''Uccelliera''; ''Zampogna''; * non sono ammesse abbreviazioni. Quindi, in poche parole, questa disposizione '''non''' va bene (mettiamo che sulla consolle i registri ad ancia siano scritti '''in nero'''): {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Prima tastiera - ''Grand'Organo''''' ---- |- |Principale || 8' |- |Ottava || 4' |- |XV || 2' |- |XIX || 1.1/3' |- |XXII || 1' |- |Ripieno Acuto 3 File || 0.1/2' |- |Flauto a Camino || 8' |- |Sesquialtera 2 File || 2.2/3'-1.3/5' |- |<span style="color:#8b0000;">Tromba</span> || <span style="color:#8b0000;">8' bassi</span> |- |<span style="color:#8b0000;">Tromba</span> || <span style="color:#8b0000;">8' soprani</span> |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Seconda tastiera - ''Espressivo''''' ---- |- |Bordone || 8' |- |Viola di Gamba || 8' |- |Flauto a Cuspide || 4' |- |Nazardo || 2.2/3' |- |Ottavino || 2' |- |Decimino || 1.1/3' |- |Pienino 3 File || 1'-0.2/3'-0.1/2' |- |Voce Celeste 2 File || 8' |- |<span style="color:#8b0000;">Tromba Armonica</span> ||<span style="color:#8b0000;">8'</span> |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale''' ---- |- |Contrabbasso || 16' |- |Bordone || 16' |- |Basso || 8' |- |Ottava || 4' |- |<span style="color:#8b0000;">Trombone</span> || <span style="color:#8b0000;">16'</span> |- |<span style="color:#8b0000;">Tromba Bassa</span> || <span style="color:#8b0000;">8'</span> |- |} |} Questa, invece, va bene: {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I - ''Grand'Organo''''' ---- |- |Principale || 8' |- |Ottava || 4' |- |XV || 2' |- |XIX || 1.1/3' |- |XXII || 1' |- |Ripieno acuto 3 file || 1/2' |- |Flauto a camino || 8' |- |Sesquialtera 2 file || 2.2/3'-1.3/5' |- |Tromba || 8' Bassi |- |Tromba || 8' Soprani |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''II - ''Espressivo''''' ---- |- |Bordone || 8' |- |Viola di gamba || 8' |- |Flauto a cuspide || 4' |- |Nazardo || 2.2/3' |- |Ottavino || 2' |- |Decimino || 1.3/5' |- |Pienino 3 file || 1' |- |Voce celeste 2 file || 8' |- |Tromba armonica || 8' |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale''' ---- |- |Contrabbasso || 16' |- |Bordone || 16' |- |Basso || 8' |- |Ottava || 4' |- |Trombone || 16' |- |Tromba bassa || 8' |- |} |} == Libri correlati == * {{libro|Organo a canne}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne| ]] [[Categoria:Musica]] [[Categoria:Dewey 786]] {{alfabetico|D}} {{Avanzamento|0%|9 giugno 2020}} 59f2nntt6ek2dic8lvd663ckjr1o6z1 498460 498448 2026-05-25T10:43:06Z VoceUmana7 51633 498460 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} Le disposizioni foniche attualmente presenti in questo libro sono '''5009'''. == Per il lettore == Ciascun organo a canne è uno strumento a sé, con una propria dignità indissolubilmente legata alla sua unicità. Non troveremo mai un organo uguale ad un altro, neppure nei rarissimi casi di strumenti costruiti in serie: avranno sempre qualcosa che li distinguerà fra di loro. Come poter, dunque, descrivere uno strumento unico, in maniera tale che, senza suonarlo o ascoltarlo, sia possibile capire come è fatto? Grazie alla sua disposizione fonica: essa è l'elenco dei registri che compongono lo strumento, riportati in base alla loro appartenenza alle varie "divisioni" (manuale/i ed eventualmente pedale). Pertanto si tratta di un elemento fondamentale, l'unica vera grande ed esaustiva descrizione dello strumento, dal momento che un organo si differenzia da un altro fondamentalmente per i registri che ha. Questo wikilibro si prefigge il compito di racchiudere al suo interno le disposizioni foniche di organi del presente e del passato, raggruppate in base alla loro collocazione all'interno di edifici che, per sviluppi culturali ed esigenze liturgiche, sono per la maggior parte destinati al culto. La presente opera si rivolge, dunque, non solo allo studioso di organaria ed organologia, ma anche al curioso che vuol sapere come è fatto l'organo della chiesa tot, all'appassionato, all'organista che ha l'esigenza di conoscere le caratteristiche di un tal organo, a chiunque, in poche parole, sia interessato all'argomento. == Per il contributore == Chiunque voglia contribuire all'edificazione del presente wikilibro, è il benvenuto, ed è pregato di seguire, per amor di uniformità, lo schema che può vedere nelle pagine già presenti. Sono tuttavia doverose alcune raccomandazioni tecniche. Una volta inserite una o più disposizioni foniche, il contributore è pregato di aggiornare il numero all'inizio di questa pagina. === Dei titoli === I titoli delle singole pagine seguono sempre questo schema: Stato/Regione (o altra divisione amministrativa analoga)/Provincia (o altra divisione amministrativa analoga)/Comune/Località (che può essere anche il comune stesso, comunque si ripete) - Edificio Ad esempio: Italia/Lombardia/Città metropolitana di Milano/Milano/Milano - Cattedrale di Santa Maria Nascente Nei nomi delle chiese, si scrive solo: ''Chiesa di...'', oppure ''Santuario di...'', oppure ''Basilica di...'', ''Cattedrale di...'' o ''Cattedrale metropolitana di...'', non ''Basilica Cattedrale Primaziale Metropolitana Santuario Protoecclesia di...''. Sono altresì bandite le abbreviazioni (come ad esempio ''S.'' al posto di ''Santo/Santa/Sacro''). Se in un edificio ci sono più organi, vanno tutti nella stessa pagina. Le singole pagine non sono per organo, ma per edificio. === Delle tabelle riassuntive === Le tabelle riassuntive a inizio pagina, seguono questo schema: * '''Costruttore:''' [nome e] cognome del costruttore/ditta costruttrice con, in caso, tra parentesi e in corsivo, il numero d'opera * '''Anno:''' anno di costruzione (in caso, in nota, data dell'inaugurazione) * '''Restauri/modifiche:''' elenco: nome di chi ha fatto il restauro e, tra parentesi, anno e tipologia di intervento * '''Registri:''' numero dei registri (in caso di registri spezzati, ciascuno vale 1 e non 1/2) * '''Canne:''' numero di canne * '''Trasmissione:''' meccanica/pneumatico-tubolare/elettrica/elettronica/ecc. nel caso di mista, si scrive mista e poi si specifica tra parentesi * '''Consolle:''' tipologia della consolle (a finestra, mobile/fissa indipendente, appoggiata, rivolta, ecc.) e posizione (al centro del coro, al centro della parete anteriore della cassa, su apposita cantoria, ecc.) * '''Tastiere:''' n° di tastiere e di note ed estensione tra parentesi * '''Pedaliera:''' tipologia di pedaliera (a leggio, dritta, concava, concavo-radiale), n° di note ed estensione tra parentesi * '''Collocazione:''' n° dei corpi, posizione dei corpi. Esempio: * '''Costruttore:''' Pinco Pallino (''Opus 100'') * '''Anno:''' 2019-2020 * '''Restauri/modifiche:''' Tizio Caio (2102, restauro conservativo), Sempronio (2156, modifiche e ampliamento) * '''Registri:''' 36 * '''Canne:''' 3.562 * '''Trasmissione:''' mista (meccanica per i manuali e il pedale, elettronica per i registri) * '''Consolle:''' a finestra, al centro della parete anteriore della cassa * '''Tastiere:''' 3 di 56 note (''Do<small>1</small>''-''Sol<small>5</small>'') * '''Pedaliera:''' concavo-radiale di 30 note (''Do<small>1</small>''-''Fa<small>3</small>'') * '''Collocazione:''' in due corpi contrapposti, sulla cantoria in controfacciata Nel caso di ottave scavezze: * '''Tastiera:''' 1 di 50 note con prima ottava scavezza (''Do<small>1</small>''-''Fa<small>5</small>'', Bassi/Soprani ''Do#<small>3</small>''/''Re<small>3</small>'') * '''Pedaliera:''' a leggio di 18 note con prima ottava scavezza (''Do<small>1</small>''-''Sol#<small>2</small>''), priva di registri propri e costantemente unita al manuale Non sono ammesse abbreviazioni, come ad esempio i nomi degli organari. === Delle disposizioni foniche === * I nomi delle divisioni vengono scritti nel seguente modo: '''I - ''Grand'Organo'''''; quello del pedale così: '''Pedale'''; * il nome della seconda o terza tastiera si riporta semplicemente, dopo il numero ordinale romano, come '''''Espressivo''''' e non come Recitativo, essendo un'impropria italianizzazione del francese ''Récit''; * nel caso di aggettivi dopo il nome del manuale, essi sono riportati con la prima lettera minuscola (ad esempio: '''VI - ''Organo antico aperto'''''); * qualora i registri, sulla consolle, siano raggruppati per Concerto e Ripieno (ad esempio come avviene per la maggior parte degli organi ottocenteschi italiani), si segua questo schema ([[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Toscana/Provincia di Siena/Montalcino/Montisi - Chiesa delle Sante Flora e Lucilla|qui un esempio]]) e, nel caso di più manuali, si premetta sempre il numero e il nome (ad esempio: '''I - Organo eco ''Concerto'''''); * all'interno di ogni divisione vi sono due colonne, divise da doppia stanghetta verticale (<code><nowiki>||</nowiki></code>), che rispettivamente, da sinistra a destra, sono: 1) nome del registro con eventualmente indicato il numero di file, 2) altezza del registro in piedi con eventualmente specificata l'appartenenza ai soli Bassi o ai soli Soprani (esempio: <code><nowiki>Ripieno 5 file || 2' Soprani</nowiki></code>); * tutti i nomi registri sono scritti con la prima lettera maiuscola, mentre le parole seguenti devono iniziare con la minuscola (ad esempio: ''Ripieno acuto 5 file'' e '''non''' ''Ripieno Acuto 5 File''), ad eccezione delle disposizioni in tedesco o nelle lingue che richiedono la maiuscola anche per tutti i sostantivi - nel caso non sia possibile reperire l'altezza in piedi delle mutazioni composte, si sposta il numero di file nel campo dell'altezza in piedi (esempio: <code><nowiki>Ripieno || 5 file</nowiki></code>); * le mutazioni sono scritte con il numero intero separato da quello frazionario tramite un punto, così: ''5.1/3<nowiki>'</nowiki>''; qualora l'altezza sia solo frazionaria, si omette lo ''0.'' iniziale, così: ''1/4<nowiki>'</nowiki>'' e '''non''' ''0.1/4<nowiki>'</nowiki>''; * nel caso di mutazioni composte, l'altezza in piedi è riportata solo relativamente alla prima fila, ad eccezione di quelle a due file (per non occupare troppo spazio) - qualora le altezze delle file successive presentino delle anomalie, si inseriscono in nota. * i registri ad ancia sono scritti in rosso quando sono riportati così sulla consolle; * non si inserisce il numero ordinale davanti a ciascun registro; * non si riportano le unioni e gli accoppiamenti, né gli annullatori; * il Tremolo si riporta all'interno di ciascuna divisione; * gli accessori (ad esempio: Uccelliera, Zampogna ecc.) si riportano nel seguente modo prima della disposizione fonica: '''Accessori''': ''Uccelliera''; ''Zampogna''; * non sono ammesse abbreviazioni. Quindi, in poche parole, questa disposizione '''non''' va bene (mettiamo che sulla consolle i registri ad ancia siano scritti '''in nero'''): {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Prima tastiera - ''Grand'Organo''''' ---- |- |Principale || 8' |- |Ottava || 4' |- |XV || 2' |- |XIX || 1.1/3' |- |XXII || 1' |- |Ripieno Acuto 3 File || 0.1/2' |- |Flauto a Camino || 8' |- |Sesquialtera 2 File || 2.2/3'-1.3/5' |- |<span style="color:#8b0000;">Tromba</span> || <span style="color:#8b0000;">8' bassi</span> |- |<span style="color:#8b0000;">Tromba</span> || <span style="color:#8b0000;">8' soprani</span> |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Seconda tastiera - ''Espressivo''''' ---- |- |Bordone || 8' |- |Viola di Gamba || 8' |- |Flauto a Cuspide || 4' |- |Nazardo || 2.2/3' |- |Ottavino || 2' |- |Decimino || 1.1/3' |- |Pienino 3 File || 1'-0.2/3'-0.1/2' |- |Voce Celeste 2 File || 8' |- |<span style="color:#8b0000;">Tromba Armonica</span> ||<span style="color:#8b0000;">8'</span> |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale''' ---- |- |Contrabbasso || 16' |- |Bordone || 16' |- |Basso || 8' |- |Ottava || 4' |- |<span style="color:#8b0000;">Trombone</span> || <span style="color:#8b0000;">16'</span> |- |<span style="color:#8b0000;">Tromba Bassa</span> || <span style="color:#8b0000;">8'</span> |- |} |} Questa, invece, va bene: {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I - ''Grand'Organo''''' ---- |- |Principale || 8' |- |Ottava || 4' |- |XV || 2' |- |XIX || 1.1/3' |- |XXII || 1' |- |Ripieno acuto 3 file || 1/2' |- |Flauto a camino || 8' |- |Sesquialtera 2 file || 2.2/3'-1.3/5' |- |Tromba || 8' Bassi |- |Tromba || 8' Soprani |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''II - ''Espressivo''''' ---- |- |Bordone || 8' |- |Viola di gamba || 8' |- |Flauto a cuspide || 4' |- |Nazardo || 2.2/3' |- |Ottavino || 2' |- |Decimino || 1.3/5' |- |Pienino 3 file || 1' |- |Voce celeste 2 file || 8' |- |Tromba armonica || 8' |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale''' ---- |- |Contrabbasso || 16' |- |Bordone || 16' |- |Basso || 8' |- |Ottava || 4' |- |Trombone || 16' |- |Tromba bassa || 8' |- |} |} == Libri correlati == * {{libro|Organo a canne}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne| ]] [[Categoria:Musica]] [[Categoria:Dewey 786]] {{alfabetico|D}} {{Avanzamento|0%|9 giugno 2020}} gjuhanff5ya9k2ewmwwbr146pf68bfl 0 34744 498420 497549 2026-05-24T17:17:06Z VoceUmana7 51633 /* Luoghi di culto */ 498420 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} Disposizioni foniche del comune di [[w:Verona|Verona]] raggruppate per edificio. == Capoluogo == === Luoghi di culto === * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Cattedrale di Santa Maria Matricolare|Cattedrale di Santa Maria Matricolare]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di Sant'Anastasia|Basilica di Santa Anastasia]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Basilica di Santa Maria della Pace|Basilica di Santa Maria della Pace]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Basilica di Santa Teresa del Bambin Gesù|Basilica di Santa Teresa del Bambin Gesù]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Basilica di San Zeno Maggiore|Basilica di San Zeno Maggiore]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Battistero di San Giovanni in Fonte|Battistero di San Giovanni in Fonte]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa dei Salesiani|Chiesa dei Salesiani]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa dei Santi Angeli custodi|Chiesa dei Santi Angeli custodi]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa dei Santi Apostoli|Chiesa dei Santi Apostoli]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa dei Santi Fermo e Rustico dei Filippini|Chiesa dei Santi Fermo e Rustico dei Filippini]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa del Cuore Immacolato di Maria|Chiesa del Cuore Immacolato di Maria (Tempio Votivo)]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa del Sacro Cuore di Gesù|Chiesa del Sacro Cuore di Gesù]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa della Beata Vergine Maria - Borgonuovo|Chiesa della Beata Vergine Maria - Borgonuovo]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa della Decollazione di San Giovanni Battista a Quinzano|Chiesa della Decollazione di San Giovanni Battista]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa della Maternità di Maria|Chiesa della Maternità di Maria]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa della Santissima Trinità in Monte Oliveto|Chiesa della Santissima Trinità in Monte Oliveto]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa delle Stimmate|Chiesa delle Stimmate]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di Sant'Antonio Abate|Chiesa di Sant'Antonio Abate]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di San Bernardino|Chiesa di San Bernardino]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di Sant'Elena|Chiesa di Sant'Elena]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di Sant'Eufemia|Chiesa di Sant'Eufemia]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di San Fermo Maggiore|Chiesa di San Fermo Maggiore]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di San Giacomo Maggiore|Chiesa di San Giacomo Maggiore]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di San Giorgio in Braida|Chiesa di San Giorgio in Braida]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di San Giovanni Battista (Tomba extra)|Chiesa di San Giovanni Battista (Tomba extra)]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di San Giovanni in Valle|Chiesa di San Giovanni in Valle]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di San Luca|Chiesa di San Luca]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di Santa Lucia Extra|Chiesa di Santa Lucia Extra]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di Santa Maria della Scala|Chiesa di Santa Maria della Scala]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di Santa Maria di Nazareth|Chiesa di Santa Maria di Nazareth]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di Santa Maria in Organo|Chiesa di Santa Maria in Organo]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di San Martino vescovo ad Avesa|Chiesa di San Martino vescovo ad Avesa]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di San Massimo|Chiesa di San Massimo]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di San Nicolò all'Arena|Chiesa di San Nicolò all'Arena]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di Santa Teresa agli Scalzi|Chiesa di Santa Teresa agli Scalzi]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di San Tomaso Cantuariense|Chiesa di San Tomaso Cantuariense]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di San Zeno in Monte|Chiesa di San Zeno in Monte]] === Edifici civili === * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Casa Boggian|Casa Boggian]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Conservatorio Evaristo Felice Dall'Abaco|Conservatorio Evaristo Felice Dall'Abaco]] == Frazioni == * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Golosine - Chiesa di Santa Maria Assunta|Golosine - Chiesa di Santa Maria Assunta]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Palazzina - Chiesa di Sant'Andrea apostolo|Palazzina - Chiesa di Sant'Andrea apostolo]] {{Avanzamento|55%|10 maggio 2026}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] g4j9v5tj9cta57csdj1geok6xay6t9p 498422 498420 2026-05-24T17:23:49Z VoceUmana7 51633 /* Capoluogo */ 498422 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} Disposizioni foniche del comune di [[w:Verona|Verona]] raggruppate per edificio. == Capoluogo == === Luoghi di culto === * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Cattedrale di Santa Maria Matricolare|Cattedrale di Santa Maria Matricolare]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa di Sant'Anastasia|Basilica di Santa Anastasia]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Basilica di Santa Maria della Pace|Basilica di Santa Maria della Pace]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Basilica di Santa Teresa del Bambin Gesù|Basilica di Santa Teresa del Bambin Gesù]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Basilica di San Zeno Maggiore|Basilica di San Zeno Maggiore]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Battistero di San Giovanni in Fonte|Battistero di San Giovanni in Fonte]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa dei Salesiani|Chiesa dei Salesiani]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa dei Santi Angeli custodi|Chiesa dei Santi Angeli custodi]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa dei Santi Apostoli|Chiesa dei Santi Apostoli]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa dei Santi Fermo e Rustico dei Filippini|Chiesa dei Santi Fermo e Rustico dei Filippini]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa del Cuore Immacolato di Maria|Chiesa del Cuore Immacolato di Maria (Tempio Votivo)]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Veneto/Provincia di Verona/Verona/Verona - Chiesa del Sacro Cuore di Gesù|Chiesa del Sacro Cuore di Gesù]] * 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Como/Binago|Binago]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Blessagno|Blessagno]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Blevio|Blevio]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Bregnano|Bregnano]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Brunate|Brunate]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Cantù|Cantù]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Capiago Intimiano|Capiago Intimiano]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Carate Urio|Carate Urio]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Carimate|Carimate]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Carugo|Carugo]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Casnate con Bernate|Casnate con Bernate]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Cermenate|Cermenate]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Cernobbio|Cernobbio]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Colverde|Colverde]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Cucciago|Cucciago]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Faggeto Lario|Faggeto Lario]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Figino Serenza|Figino Serenza]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Grandate|Grandate]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Guanzate|Guanzate]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Grandate|Grandate]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Griante|Griante]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Inverigo|Inverigo]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Lurate Caccivio|Lurate Caccivio]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Mariano Comense|Mariano Comense]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Maslianico|Maslianico]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Menaggio|Menaggio]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Olgiate Comasco|Olgiate Comasco]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Orsenigo|Orsenigo]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Rovellasca|Rovellasca]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Solbiate con Cagno|Solbiate con Cagno]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Tremezzina|Tremezzina]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Turate|Turate]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Valmorea|Valmorea]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Veniano|Veniano]] * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Villa Guardia|Villa Guardia]] {{Avanzamento|40%|24 ottobre 2023}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] kgp97f51cdaaa7zy4gvy8v81wilcj21 0 35421 498461 497942 2026-05-25T10:46:38Z VoceUmana7 51633 VoceUmana7 ha spostato la pagina [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Solbiate]] a [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Solbiate con Cagno]]: Sposto nel corretto [[Aiuto:Namespaces|namespace]] 497942 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} Disposizioni foniche del comune di [[w:Solbiate|Solbiate]] raggruppate per edificio. == Capoluogo == * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Solbiate/Solbiate - Chiesa di Sant'Alessandro|Chiesa di Sant'Alessandro]] == Frazioni == * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Solbiate/Concagno - Chiesa dei Santi Fermo e Lorenzo| Concagno - Chiesa dei Santi Fermo e Lorenzo]] {{Avanzamento|25%|26 febbraio 2015}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] 11xs51b5oenpw6epo4d9hk2g1hgfef5 0 45444 498465 495755 2026-05-25T10:58:33Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495755|495755]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498465 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} {{Doppia immagine|center|Pallanza - Chiesa della Madonna di Campagna-organo Mentasti.jpg|370|Pallanza - Chiesa della Madonna di Campagna-consolle organo Mentasti.jpg|206|}} * '''Costruttore:''' Alessandro Mentasti * '''Anno:''' 1892 * '''Restauri/modifiche:''' Krengli (1963, restauro), Mascioni (1990, restauro) * '''Registri:''' 50 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Consolle:''' a finestra, al centro della parete anteriore della cassa * '''Tastiere:''' 2 di 61 note (''Do<small>1</small>''-''Do<small>6</small>'', divisione Bassi/Soprani ''Si<small>2</small>''/''Do<small>3</small>'') * '''Pedaliera:''' di 25 note (''Do<small>1</small>''-''Do<small>3</small>'') + pedale del ''Rollante'' + pedale della ''Terza mano'' * '''Collocazione:''' in corpo unico, al centro della cantoria in controfacciata * '''Accessori:''' ''Combinazione libera alla lombarda'' per il primo manuale e il ''Pedale'' (a pedalone); ''Combinazione libera alla lombarda'' per il secondo manuale (a pedalone); ''Tiratutti del ripieno'' del primo manuale (a pedalone); ''Rollante'' (a pedale); ''Terza mano'' (a manetta e a pedale); ''Terzo piede'' (a manetta) {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''II - ''Eco espressivo''''' ---- |- |Fagotto || 8' Bassi |- |Oboe || 8' Soprani |- |Flauto in selva || 8' Bassi |- |Flauto in selva || 8' Soprani |- |Dulciana || 8' Bassi |- |Dulciana || 8' Soprani |- |Viola || 8' Bassi |- |Violino || 8' Soprani |- |Ottava || 4' Bassi |- |Ottava || 4' Soprani |- |Decimaquinta || 2' |- |Voce celeste || 8' |- |Voce tremola || 8' |- |Tremolo |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I - Grand'Organo ''Concerto''''' ---- |- |Controcorno || 16' Bassi |- |Corno inglese || 16' Soprani |- |Trombone || 8' Bassi |- |Tromba || 8' Soprani |- |Clarone || 4' Bassi |- |Clarino || 16' Soprani |- |Flauto || 8' Bassi |- |Flutta || 8' Soprani |- |Viola || 8' Bassi |- |Violino || 8' Soprani |- |Flautino || 4' Bassi |- |Flautino || 4' Soprani |- |Ottavino || 2' Bassi |- |Ottavino || 2' Soprani |- |Violone || 16' <small>(al Pedale)</small> |- |Bombardone || 16' <small>(al Pedale)</small> |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I - Grand'Organo ''Ripieno''''' ---- |- |Principale || 16' Bassi |- |Principale || 16' Soprani |- |Bordone || 8' Bassi |- |Bordone || 8' Soprani |- |Principale || 8' Bassi |- |Principale || 8' Soprani |- |Ottava || 4' Bassi |- |Ottava || 4' Soprani |- |Duodecima || 2.2/3' Bassi |- |Duodecima || 2.2/3' Soprani |- |Decimaquinta || 2' |- |Decimanona || 1.1/3' |- |Tre di ripieno || 1' |- |Cinque di ripieno || 1/2' |- |Basso forte || 8' <small>(al Pedale)</small> |- |Contrabbasso con ottave || 16'+8' <small>(al Pedale)</small> |- |} |} == Altri progetti == {{ip|commons=Category:Madonna di Campagna (Verbania) - Pipe organ|commons_preposizione=sull'|commons_etichetta=organo a canne|w=Chiesa di Madonna di Campagna (Verbania)|w_preposizione=sulla|w_etichetta=chiesa di Madonna di Campagna a Pallanza}} == Collegamenti esterni == * {{cita web|url=http://web.tiscali.it/vinicius_verbanus/|titolo=L'organo Alessandro Mentasti nella chiesa di Madonna di Campagna in Verbania Pallanza|accesso=17 gennaio 2022}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne|Pallanza - Chiesa di Madonna di Campagna]] nkq20a8rjqrjjt9bry6upymg9dlp9n1 0 45667 498475 495769 2026-05-25T11:04:36Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495769|495769]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498475 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} [[File:Stresa, isola dei Pescatori, chiesa di San Vittore (19).jpg|400px|centro]] * '''Costruttore:''' Felice Silvera * '''Anno:''' 1840 * '''Restauri/modifiche:''' Mario Marzi (1989, restauro conservativo) * '''Registri:''' 22 * '''Canne:''' * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Tastiere:''' 1 di 56 note con prima ottava scavezza (''Do<small>1</small>''-''Sol<small>5</small>'', divisione Bassi/Soprani ''Do#<small>3</small>''/''Re<small>3</small>'') * '''Pedaliera:''' a leggio di 17 note (''Do<small>1</small>''-''Mi<small>2</small>'') * '''Collocazione:''' in corpo unico, su cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna di sinistra – ''Concerto''''' ---- |- |Terza mano |- |Fagotto ne' Bassi || 8' |- |Trombe Soprane || 8' |- |Oboe || 8' Soprani |- |Viola || 4' Bassi |- |Fluta traversiera || 8' Soprani |- |Flauto in VIII || 4' Bassi |- |Flauto in VIII || 4' Soprani |- |Ottavino ne' soprani || 2' |- |Voce umana || 8' Soprani |- |Tromboni alli pedali || 8' |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna di destra – ''Ripieno''''' ---- |- |Principale || 8' Bassi |- |Principale || 8' Soprani |- |Ottava || 4' Bassi |- |Ottava || 4' Soprani |- |Quinta decima || 2' Bassi |- |Quinta decima || 2' Bassi |- |Decima nona || 1.1/3' |- |Vigesima seconda e sesta || 1' |- |Vigesima nona e trigesima terza || 1/2' |- |Trigesima terza e sesta || 1/3' |- |Contrabbassi e ottava || 16' + 8' |- |Timpani in tutti i toni |} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] rvms6df4vedxfxlcepe13o5659b5v4f 0 45674 498473 495765 2026-05-25T11:03:07Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495765|495765]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498473 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} * '''Costruttore:''' Giuseppe Serassi * '''Anno:''' 1729 * '''Restauri/modifiche:''' Alessandro Mentasti (1873, restauro e ampliamento), Italo Marzi & figli (1993, restauro conservativo) * '''Registri:''' 33 * '''Canne:''' * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Tastiere:''' 1 di 61 note (''Do<small>1</small>''-''Do<small>6</small>'', divisione Bassi/Soprani ''Si<small>2</small>''/''Do<small>3</small>'') * '''Pedaliera:''' A leggio di 17 note (''Do<small>1</small>''-''Mi<small>2</small>'') + Terza mano e Timpanone * '''Collocazione:''' in corpo unico, su cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna di sinistra – ''Concerto''''' ---- |- |Corno dolce || 16' Soprani |- |Fagotto || 8' Bassi |- |Tromba || 8' Soprani |- |Clarone || 4' Bassi |- |Corno inglese || 16' Soprani |- |Violoncello || 4' Bassi |- |Oboe || 8' Soprani |- |Flauto traverso || 8' Soprani |- |Flauto in VIII || 4' Soprani |- |Flauto in XII || 2.2/3' Soprani |- |Ottavino || 2' Soprani |- |Viola || 4' Bassi |- |Violino || 8' Soprani |- |Tromboni || 16' al pedale |- |Timballi al pedali |- |Terza mano |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna di destra – ''Ripieno''''' ---- |- |Voce umana || 8' |- |Principale || 8' Bassi |- |Principale I || 16' Soprani |- |Principale II || 8' Bassi |- |Principale I || 8' Soprani |- |Ottava || 4' Bassi |- |Ottava || 4' Soprani |- |Duodecima || 2.2/3' Bassi |- |Decima Quinta || 2' |- |Decima Nona || 1.1/3' |- |Vigesima Seconda || 1' |- |Ripieno 2 file || 2/3' |- |Ripieno 2 file || 1/3' |- |Ripieno 2 file || 1/6' |- |Contrabbassi ed ottave || 16' + 8' |- |Bassi armonici || 8' |- |Tasto al pedale [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] 684bsnaq58o0oznkwu5p37dcoa1qefj 0 48676 498470 495760 2026-05-25T11:01:07Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495760|495760]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498470 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} * '''Costruttore:''' Mascioni (''Opus 595'')<ref>reimpiegando il materiale fonico del precedente strumento, realizzato nel XIX secolo dai Fratelli Scolari.</ref> * '''Anno:''' 1944 * '''Restauri/modifiche:''' Mascioni (anni 1960, restauro), Dell'Orto & Lanzini (2014, restauro) * '''Registri:''' 13 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' elettrica * '''Consolle:''' in cantoria * '''Tastiere:''' 2 di 61 note (''Do<small>1</small>''-''Do<small>6</small>'') * '''Pedaliera:''' di 32 note (''Do<small>1</small>''-''Sol<small>3</small>'') * '''Collocazione:''' in corpo unico, sulla cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I - ''Grand'Organo''''' ---- |- |Principale || 16' |- |Principale || 8' |- |Dulciana || 8' |- |Flauto traverso || 8' |- |Ottava || 4' |- |Quintadecima || 2' |- |Ripieno || 1.1/3' |- |Voce umana || 8' |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''II - ''Espressivo''''' ---- |- |Principalino || 8' |- |Bordone || 8' |- |Viola || 8' |- |Ottava || 4' |- |Flauto || 4' |- |Pienino || 2' |- |Tromba || 8' |- |Concerto viole || 8' |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale''' ---- |- |Basso violone || 16' |- |Subbasso || 16' |- |Ottava || 8' |- |Bordone || 8' |- |} |} == Note == <references/> == Collegamenti esterni == * {{cita web|url=http://www.organidigignese.org/mascioni-storia|titolo=L’organo della Chiesa parrocchiale di San Maurizio|sito=organidigignese.org|accesso=8 marzo 2021}} {{Avanzamento|100%|17 ottobre 2019}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] ptfzhca8zsv6mi07fbgucxkaqcdeuvy 0 48678 498471 495761 2026-05-25T11:01:56Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495761|495761]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498471 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} * '''Costruttore:''' Fratelli Scolari * '''Anno:''' 1854 * '''Restauri/modifiche:''' no * '''Registri:''' 18 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Consolle:''' a finestra al centro della parete anteriore della cassa * '''Tastiere:''' 1 di 61 note (''Do<small>1</small>''-''Do<small>6</small>'') * '''Pedaliera:''' a leggio di 17 note (''Do<small>1</small>''-''Mi<small>2</small>''), costantemente unita al manuale + pedale del ''Rollante'' * '''Collocazione:''' in corpo unico, sulla cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna di sinistra - ''Ripieno''''' ---- |- |Principale || 8' Bassi |- |Principale || 8' Soprani |- |Ottava || 4' Bassi |- |Ottava || 4' Soprani |- |Quintadecima || 2' Bassi |- |Quintadecima || 2' Soprani |- |Decimanona || 1.1/3' |- |Vigesimaseconda || 1' |- |Vigesimasesta e nona || 2/3' |- |Contrabbassi ed ottava || 16'+8' <small>(al Pedale)</small> |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna di sinistra - ''Concerto''''' ---- |- |Fagotto || 8' Bassi |- |Tromba || 8' Soprani |- |Viola || 4' Bassi |- |Flauto traverso || 8' |- |Flauto armonico || 4' Soprani |- |Ottavino || 2' Soprani |- |Voce umana || 8' |- |Timballo || <small>(al Pedale)</small> |- |} |} == Collegamenti esterni == * {{cita web|url=https://www.organidigignese.org/frazioni|titolo=Gli organi delle frazioni Nocco e Vezzo|sito=organidigignese.org|accesso=8 marzo 2021}} {{Avanzamento|100%|8 marzo 2021}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] lmvxilrl0ysu2uamdfsz1mthuxzccmu 0 48679 498472 495762 2026-05-25T11:02:21Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495762|495762]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498472 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} * '''Costruttore:''' Franzetti * '''Anno:''' 1857 * '''Restauri/modifiche:''' sì * '''Registri:''' 22 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Consolle:''' a finestra al centro della parete anteriore della cassa * '''Tastiere:''' 1 di 61 note (''Do<small>1</small>''-''Do<small>6</small>'') * '''Pedaliera:''' a leggio (''Do<small>1</small>''-''Sol<small>3</small>''), costantemente unita al manuale * '''Collocazione:''' in corpo unico, sulla cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna di sinistra - ''Ripieno''''' ---- |- |Principale || 8' Bassi |- |Principale || 8' Soprani |- |Principale II || 8' Soprani |- |Ottava || 4' Bassi |- |Ottava || 4' Soprani |- |Quinta decima || 2' Bassi |- |Quinta decima || 2' Soprani |- |Decima nona || 1.1/3' |- |Vigesima seconda || 1' |- |Vigesima sesta || 2/3' |- |Vigesima nona || 1/2' |- |Trigesima terza || 1/3' |- |Contrabbassi || 16' <small>(al Pedale)</small> |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna di sinistra - ''Concerto''''' ---- |- |Flauta || 4' Soprani |- |Ottavino || 2' Soprani |- |Viola || 4' Bassi |- |Fagotto || 8' Bassi |- |Tromba || 8' Soprani |- |Flauto || 8' Soprani |- |Violino || 8' Soprani |- |Flebile |- |Voce umana || 8' |- |Timpani || <small>(al Pedale)</small> |- |} |} == Collegamenti esterni == * {{cita web|url=https://www.organidigignese.org/frazioni|titolo=Gli organi delle frazioni Nocco e Vezzo|sito=organidigignese.org|accesso=8 marzo 2021}} {{Avanzamento|100%|8 marzo 2021}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] s2jykf5v77zz4bj7w1e9wzhrr8e4qt1 0 52148 498464 495754 2026-05-25T10:57:32Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495754|495754]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498464 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} [[File:Verbania San Vittore 03.jpg|center|350px]] * '''Costruttore:''' Fratelli Serassi (''Opus 271'') * '''Anno:''' 1799 * '''Restauri/modifiche:''' Fratelli Serassi (''Opus 512'', 1834, rifacimento), Mascioni (''Opus 450'', 1932, rifacimento), Mascioni (1984, restauro), Mascioni (2015, restauro) * '''Registri:''' 39 * '''Canne:''' 2.000 circa * '''Trasmissione:''' elettropneumatica * '''Consolle:''' fissa indipendente, al centro della cantoria, rivolta verso la navata * '''Tastiere:''' 3 di 61 note (''Do<small>1</small>''-''Do<small>6</small>'', divisione Bassi/Soprani ''Si<small>2</small>''/''Do<small>3</small>'') * '''Pedaliera:''' di 32 note (''Do<small>1</small>''-''Do<small>3</small>'') * '''Collocazione:''' in corpo unico, al centro della cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I - ''Positivo espressivo''''' ---- |- |Principale || 8' |- |Bordone || 8' |- |Viola || 8' |- |Corno camoscio || 4' |- |Ottavino || 2' |- |Decimino || 1.3/5' |- |Pienino 3 file || 2' |- |<span style="color:#8b0000;">Voce corale</span> || <span style="color:#8b0000;">8'</span> |- |<span style="color:#8b0000;">Oboe</span> || <span style="color:#8b0000;">8'</span> |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''II - ''Grand'Organo''''' ---- |- | Principale || 16' |- | Principale I || 8' |- | Principale II || 8' |- | Flauto || 8' |- | Dulciana || 8' |- | Ottava || 4' |- | Flauto || 4' |- | Duodecima || 2.2/3' |- | Quintadecima || 2' |- | Ripieno 3 file || 2' |- |Ripieno 4 file || 1.1/3' |- |Sesquialtera 2 file || 2.2/3' |- |<span style="color:#8b0000;">Tromba</span> || <span style="color:#8b0000;">8'</span> |- |Voce umana || 8' |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''III - ''Espressivo''''' ---- |- |Eufonio || 8' |- |Corno di notte || 8' |- |Gamba || 8' |- |Flauto || 4' |- |Fugara || 4' |- |Flautino in XII || 2.2/3' |- |<span style="color:#8b0000;">Clarino</span> || <span style="color:#8b0000;">8'</span> |- |Coro di viole || 8' |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale''' ---- |- | Contrabbasso || 16' |- | Subbasso || 16' |- | Armonico || 16' |- | Principale || 8' |- | Bordone || 8' |- | Corno di caccia || 4' |- | <span style="color:#8b0000;">Bombarda</span> || <span style="color:#8b0000;">16'</span> |} |} == Bibliografia == * {{cita libro|autore=Giosuè Berbenni|titolo=Catalogo degli organi Serassi : ordinamento cronologico e aggiornamento (1722-1893)|città=Guastalla|editore=Associazione Giuseppe Serassi|anno=2014|isbn=978-88-98958-07-8|p=236}} == Altri progetti == {{ip|commons=Category:San Vittore (Verbania) - Pipe organ|commons_preposizione=sull'|commons_etichetta=organo a canne|w=Basilica di San Vittore (Verbania)|w_preposizione=sulla|w_etichetta=basilica di San Vittore a Intra}} == Collegamenti esterni == * {{cita news|url=https://www.verbaniamilleventi.org/restaurato-il-grande-organo-della-basilica-di-san-vittore/|autore=Sergio Ronchi|titolo=Il restauro del grand0organo di San Vittore|sito=verbaniamilleventi.org|data=17 febbraio 2015|accesso=11 novembre 2022}} {{Avanzamento|100%|11 novembre 2022}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne|Intra - Basilica di San Vittore]] rga32dvtujkx3150e9bm0leqa2823i7 0 53108 498474 495766 2026-05-25T11:03:50Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495766|495766]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498474 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} {{Doppia immagine|center|Re-Santuario S.Maria del Sangue-organo Bernasconi.jpg|359|Re-Santuario S.Maria del Sangue-consolle organo Bernasconi.jpg|300}} * '''Costruttore:''' Bernasconi * '''Anno:''' * '''Restauri/modifiche:''' Borghi (1968, elettrificazione, ampliamento, nuova consolle in aula), Novara Organi (2017, 2022, restauro e pulitura) * '''Registri:''' 20 * '''Canne:''' 900 circa * '''Trasmissione:''' elettrica * '''Consolle:''' nel coro, a fianco dell'altare * '''Tastiere:''' 2 di 61 note (''Do<small>1</small>''-''Do<small>6</small>'') * '''Pedaliera:''' radiale piana di 32 note (''Do<small>1</small>''-''Sol<small>3</small>'') * '''Collocazione:''' in corpo unico, sulla cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I - ''Grand'Organo''''' ---- |- |Principale I || 8' |- |Principale II || 8' |- |Dulciana || 8' |- |Flauto traverso || 8' |- |Ottava || 4' |- |Decimaquinta || 2' |- |Ripieno grave |- |Ripieno acuto |- |Clarino || 8' |- |Tromba || 8' |- |Voce umana || 8' |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''II - ''Espressivo''''' ---- |- |Bordone || 8' |- |Flauto || 4' |- |Nazardo || 2.1/3' |- |Flautino || 2' |- |Terzina || 1.2/3' |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale''' ---- |- |Contrabbasso|| 16' |- |Subbasso || 16' |- |Basso || 8' |- |Bombardino || 8' |- |} |} {{interprogetto|w=Santuario della Madonna del Sangue|w_preposizione=sulla|etichetta= Santuario della Madonna del Sangue}} {{Avanzamento|100%|20 agosto 2023}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] kgjoqhi03687z7rbvlj49nh119ygird 0 53119 498467 495758 2026-05-25T10:59:33Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495758|495758]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498467 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} {{Doppia immagine|center|Craveggia-SS.Giacomo e Cristoforo-organo Bernasconi-Krengli.jpg|300|Craveggia-SS.Giacomo e Cristoforo-consolle organo Bernasconi-Krengli.jpg|300}} * '''Costruttore:''' Bernasconi/Krengli * '''Anno:''' ? * '''Restauri/modifiche:''' Krengli (1931), Novara Organi (2022, manutenzione) * '''Registri:''' 23 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccaniica per tastiere, pneumatica per pedale e registri * '''Consolle:''' in cantoria, in controfacciata * '''Tastiere:''' 2 di 56 note (''Do<small>1</small>''-''Sol<small>5</small>'') * '''Pedaliera:''' parallela piana di 27 note (''Do<small>1</small>''-''Re<small>3</small>'') * '''Collocazione:''' in corpo unico, sulla cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I - ''Grand'Organo'''''<ref>sulla prima riga</ref> ---- |- |Principale || 16' |- |Principale || 8' |- |Unda maris || 8' |- |Flauto || 8' |- |Dulciana || 8' |- |Ottava || 4' |- |Flautino || 2' |- |Duodecima |- |Decimaquinta || 2' |- |Ripieno |- |Corno Inglese|| 8' |- |Tromba || 8' |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''II - ''Espressivo'''''<ref name=pred>sulla seconda riga</ref> ---- |- |Tremolo |- |Diapason || 8' |- |Viola gamba || 8' |- |Voce celeste || 8' |- |Violini || 8' |- |Flauto armonico || 4' |- |Fugara || 4' |- |Ripienino || |- |Oboe|| 8' |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale'''<ref name=pred/> ---- |- |Contrabasso || 16' |- |Basso forte|| 8' |- |Basso armonico || 8' |- |} |} == Note == <references/> == Altri progetti == {{interprogetto|w=Chiesa dei Santi Giacomo e Cristoforo (Craveggia)|w_preposizione=sulla|etichetta= chiesa dei Santi Giacomo e Cristoforo a Craveggia}} {{Avanzamento|100%|20 agosto 2023}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] kp72yn7xn2pdx2bce7hdkx7c1o6j2t9 498468 498467 2026-05-25T10:59:44Z GiulioDC02 39847 498468 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} {{Doppia immagine|center|Craveggia-SS.Giacomo e Cristoforo-organo Bernasconi-Krengli.jpg|300|Craveggia-SS.Giacomo e Cristoforo-consolle organo Bernasconi-Krengli.jpg|300}} * '''Costruttore:''' Bernasconi/Krengli * '''Anno:''' ? * '''Restauri/modifiche:''' Krengli (1931), Novara Organi (2022, manutenzione) * '''Registri:''' 23 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccanica per tastiere, pneumatica per pedale e registri * '''Consolle:''' in cantoria, in controfacciata * '''Tastiere:''' 2 di 56 note (''Do<small>1</small>''-''Sol<small>5</small>'') * '''Pedaliera:''' parallela piana di 27 note (''Do<small>1</small>''-''Re<small>3</small>'') * '''Collocazione:''' in corpo unico, sulla cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I - ''Grand'Organo'''''<ref>sulla prima riga</ref> ---- |- |Principale || 16' |- |Principale || 8' |- |Unda maris || 8' |- |Flauto || 8' |- |Dulciana || 8' |- |Ottava || 4' |- |Flautino || 2' |- |Duodecima |- |Decimaquinta || 2' |- |Ripieno |- |Corno Inglese|| 8' |- |Tromba || 8' |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''II - ''Espressivo'''''<ref name=pred>sulla seconda riga</ref> ---- |- |Tremolo |- |Diapason || 8' |- |Viola gamba || 8' |- |Voce celeste || 8' |- |Violini || 8' |- |Flauto armonico || 4' |- |Fugara || 4' |- |Ripienino || |- |Oboe|| 8' |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale'''<ref name=pred/> ---- |- |Contrabasso || 16' |- |Basso forte|| 8' |- |Basso armonico || 8' |- |} |} == Note == <references/> == Altri progetti == {{interprogetto|w=Chiesa dei Santi Giacomo e Cristoforo (Craveggia)|w_preposizione=sulla|etichetta= chiesa dei Santi Giacomo e Cristoforo a Craveggia}} {{Avanzamento|100%|20 agosto 2023}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] 8jj8142968ib21lii7qermo7bk6d8nq 0 56702 498469 495759 2026-05-25T11:00:49Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495759|495759]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498469 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} [[File:Domodossola - Chiesa dei Santi Gervasio e Protasio - 2024-09-20 09-28-33 001.JPG|center|350px]] * '''Costruttore:''' Cesare, Lorenzo e Piero Bernasconi * '''Anno:''' 1865 * '''Restauri/modifiche:''' Piero Bernasconi e figlio (1889, restauro e modifiche), ? (anni 1950, modifiche), ? (1988, restauro conservativo e ricostruzione dei registri mancanti) * '''Registri:''' 54 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Tastiere:''' 2 di 61 note (''Do<small>1</small>''-''Do<small>6</small>'', divisione Bassi/Soprani ''Do<small>3</small>''/''Do#<small>3</small>'') * '''Pedaliera:''' dritta di 25 note (''Do<small>1</small>''-''Do<small>3</small>'') + pedale della ''Terza mano'' + pedale del ''Rollante'' * '''Collocazione:''' in corpo unico, su cantoria a destra del presbiterio * '''Accessori:''' pedaletti per ''Unione Tasto-Pedale'', ''Unione tastiere'', ''Ance'', ''Coro viole'', ''Ripieno''; pedaloni per ''Combinazione libera alla lombarda'' e ''Tirapieno''; pedali per ''Rollante'', ''Terza mano'' {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''II - Positivo''' ---- |- |Trombe 8' || 8' |- |Violoncello || 8' |- |Oboe || 8' |- |Voce corale || 8' Soprani |- |Flauto || 8' |- |Flauto || 4' |- |Viola || 8' |- |Voce angelica || Soprani <ref>da ''Do#<small>3</small>''.</ref> |- |Viola || 4' |- |Voce umana || 8' Soprani<ref>da ''Do#<small>3</small>'' (crescente).</ref> |- |Principale || 8' |- |Diapason || 8'<ref>da ''Do<small>2</small>''.</ref> |- |Ottava || 4' |- |Quinta decima || 2' |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I - Grand'Organo e Pedale ''Concerto''''' ---- |- |Corno Inglese || 16' Soprani |- |Clarino || 8' Bassi |- |Clarino || 8' Soprani |- |Fagotto || 8' Bassi |- |Tromba || 8' Soprani |- |Contro fagotto || 16' Bassi |- |Tromba armonica || 16' Soprani |- |Corno dolce || 16' Soprani |- |Flauto traverso || 8' Soprani |- |Flauto in VIII || 4' Soprani |- |Flauto in XII || 2.2/3' Soprani |- |Viola dulciana || 8' Bassi |- |Viola dulciana || 8' Soprani |- |Viola || 4' Bassi |- |Viola || 4' Soprani |- |Voce umana || 8' Soprani<ref>crescente.</ref> |- |Ottavino || 2' Soprani |- |Trombone || 8'<small>(al Pedale)</small><ref>in realtà 6', 12 suoni reali.</ref> |- |Bombarda || 16' <small>(al Pedale)</small><ref>in realtà 12', 12 suoni reali.</ref> |- |Timpani || <small>(al Pedale)</small> |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I - Grand'Organo e Pedale ''Ripieno''''' ---- |- |Principale || 16' Bassi |- |Principale || 16' Soprani |- |Principale I || 8' Bassi |- |Principale I || 8' Soprani |- |Principale II || 8' Bassi |- |Principale II || 8' Soprani |- |Ottava || 4' Bassi |- |Ottava || 4' Soprani |- |Duodecima || 2.2/3' |- |Quintadecima || 2' |- |Decimanona || 1.1/3' |- |Vigesimaseconda || 1' |- |Due di ripieno || |- |Due di ripieno || |- |Due di ripieno || |- |Basso || 8' <small>(al Pedale)</small><ref>12 suoni reali.</ref> |- |Basso e Violone || 8' <small>(al Pedale)</small> |- |Quinta || 10.2/3' <small>(al Pedale)</small> |- |Contrabbassi e rinforzi || 16'+8' <small>(al Pedale)</small> |- |Subbasso || 16' <small>(al Pedale)</small><ref>in realtà ''Principale 16' Bassi''.</ref> |} |} == Note == <references/> == Collegamenti esterni == * {{cita web|url=https://catalogo.beniculturali.it/detail/MusicHeritage/0100036096/|titolo=Organo da muro Domodossola|sito=catalogo.beniculturali.it/|accesso=26 gennaio 2025}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] 3o3idqe1v7i4gd723afd0abr9flnsax 0 57313 498429 496252 2026-05-24T19:54:08Z ~2026-31108-89 54411 /* Esercizi su aldeidi e chetoni */ 498429 wikitext text/x-wiki {{Chimica organica 2}} [[Chimica organica per il liceo/Aldeidi e chetoni/Approfondimenti|Approfondimenti]] == Introduzione == Nel 1969, la molecola di formaldeide fu scoperta dall'Osservatorio Nazionale di Radioastronomia come la prima molecola organica poliatomica presente nello spazio interstellare. La reattività della formaldeide le conferisce un'ampia varietà di usi, dal fluido per imbalsamazione allo smalto per unghie. La formaldeide contiene un legame <chem>C=O</chem> chiamato '''carbonile''', che è fondamentale per lo studio della chimica organica. In questo capitolo inizieremo una discussione che si estenderà per più capitoli sulla chimica del legame carbonilico, partendo dai gruppi funzionali di aldeidi e chetoni. [[File:Formaldehyde.svg|alt=formaldeide|centro|104x104px]] Aldeidi e chetoni sono trattati insieme perché la loro chimica è molto simile. Tuttavia, mentre studi il capitolo, assicurati di cercare i casi specifici in cui la chimica di queste due classi di composti differisce. Come di consueto, il capitolo inizia con una discussione sulla nomenclatura. A questa introduzione seguono le descrizioni dei metodi utilizzati per preparare aldeidi e chetoni in laboratorio. Noterai che alcune di queste reazioni sono già apparse in unità precedenti. Un'importante differenza tra aldeidi e chetoni è la resistenza dei chetoni all'ossidazione. Gran parte di questo capitolo è dedicata all'addizione di vari nucleofili al '''gruppo carbonilico''' di aldeidi e chetoni. Aldeidi e chetoni sono composti organici che incorporano un gruppo funzionale '''carbonilico''', <chem>C=O</chem>. L'atomo di carbonio di questo gruppo ha due legami rimanenti che possono essere occupati da idrogeno o da sostituenti alchilici o arilici. * Se almeno uno di questi sostituenti è un '''idrogeno''', il composto è un''''aldeide'''. * Se entrambi sono '''carboni''', il composto è un '''chetone'''. [[File:Carbonyl_Groups.svg|alt=Carbonyl Groups|centro|396x396px]] A causa della maggiore elettronegatività dell'ossigeno, il gruppo carbonilico è '''polare''', e aldeidi e chetoni hanno momenti di dipolo molecolare (D) maggiori rispetto agli alcheni. Le strutture di risonanza sottostanti illustrano questa polarità e i relativi momenti di dipolo della formaldeide, di altre aldeidi e dei chetoni. [[File:The_resonance_structures.svg|alt=The resonance structures|centro|301x301px]] [[File:Dipole.svg|alt=Dipole|centro|365x365px]] Questa polarità rende il carbonio carbonilico parzialmente positivo ('''elettrofilo''') e l'ossigeno parzialmente negativo ('''nucleofilo'''). Il legame <chem>C=O</chem> è soggetto ad attacco nucleofilo a causa della carica positiva del carbonio e della carica negativa dell'ossigeno. In generale, i nucleofili attaccano il carbonio elettrofilo ed entrano a far parte della struttura, mentre l'ossigeno viene protonato formando un gruppo ossidrilico. [[File:Nuc_Attack.svg|alt=Nuc Attack|centro|650x650px]] Aldeidi e chetoni sono molto diffusi in natura e sono spesso combinati con altri gruppi funzionali. Esempi di molecole naturali che contengono un gruppo funzionale aldeidico o chetonico sono mostrati nelle due figure seguenti. I composti nella figura 1 si trovano principalmente in piante o microrganismi, mentre quelli nella figura 2 hanno origini animali. Molte di queste strutture molecolari sono '''chirali'''. Quando i composti chirali si trovano in natura, sono solitamente enantiomericamente puri, sebbene fonti diverse possano produrre enantiomeri diversi. Per esempio, il carvone si trova come '''(R)-enantiomero''' (levogiro) nell'olio di menta verde, mentre i semi di cumino contengono l'''(S)-enantiomero''' (destrogiro). In questo caso, il cambiamento della stereochimica causa un drastico cambiamento nell'odore percepito. Aldeidi e chetoni sono noti per i loro odori dolci e talvolta pungenti. * L'odore dell'estratto di vaniglia proviene dalla molecola di '''vanillina'''. * Allo stesso modo, la '''benzaldeide''' conferisce un forte odore di mandorle. * Grazie alle loro piacevoli fragranze, le molecole contenenti aldeidi e chetoni si trovano spesso nei profumi. Tuttavia, non tutte le fragranze sono piacevoli. * In particolare, il '''2-eptanone''' contribuisce all'odore pungente del formaggio erborinato. * L' '''(R)-muscone''' fa parte dell'odore muschiato del cervo muschiato dell'Himalaya. Infine, i chetoni compaiono in molti ormoni importanti come il '''progesterone''' (un ormone sessuale femminile) e il '''testosterone''' (un ormone sessuale maschile). Si noti come sottili differenze nella struttura possano causare drastici cambiamenti nell'attività biologica. La funzionalità chetonica compare anche nello steroide antinfiammatorio '''cortisone'''. ''Figura 1. Molecole contenenti aldeidi e chetoni isolate da fonti vegetali.'' [[File:The_ketone_functionality.svg|alt=The ketone functionality|centro|606x606px]] ''Figura 2. Molecole contenenti aldeidi e chetoni isolate da fonti animali.'' [[File:Aldehyde_and_ketone.svg|alt=Aldehyde and ketone|centro|488x488px]] == Nomenclatura di aldeidi e chetoni == Gli odori più potenti e variegati sono quelli delle aldeidi. I chetoni sono ampiamente utilizzati come solventi industriali. Aldeidi e chetoni contengono il '''gruppo carbonilico'''. Le aldeidi sono considerate il gruppo funzionale più importante e sono spesso chiamate gruppo '''formile''' o metanoile. Il loro nome deriva dalla ''deidrogenazione degli alcoli'' ('''''al'''cohol '''dehyd'''rogenation''). Le aldeidi contengono il gruppo carbonilico legato ad almeno un atomo di idrogeno, mentre i chetoni lo contengono legato a due atomi di carbonio. === Introduzione alla Nomenclatura dei Carbonili === Aldeidi e chetoni sono composti organici che incorporano un gruppo funzionale '''carbonilico''', <chem>C=O</chem>. L'atomo di carbonio di questo gruppo ha due legami rimanenti che possono essere occupati da idrogeno o sostituenti alchilici o arilici. * Se almeno uno di questi sostituenti è un '''idrogeno''', il composto è un''''aldeide'''. * Se nessuno dei due è un idrogeno (cioè entrambi sono gruppi carboniosi), il composto è un '''chetone'''.[[File:Generic_kekule_structures_of_a_carbonyl_group,_an_aldehyde,_and_a_ketone.svg|centro|Generica struttura di un gruppo carbonile, un aldeide e un chetone|319x319px]] === Nomenclatura delle Aldeidi === Il sistema di nomenclatura '''IUPAC''' assegna alle aldeidi un suffisso caratteristico '''<chem>-ale</chem>'''. Ad esempio, <chem>H2C=O</chem> è il metanale, più comunemente chiamato formaldeide. Poiché il gruppo carbonilico di un'aldeide deve trovarsi sempre all'estremità di una catena di carbonio, gli viene sempre assegnata la posizione #1 nella numerazione e non è necessario includerla nel nome. Esistono diversi composti carbonilici semplici con nomi comuni che sono mantenuti dalla IUPAC. Esiste anche un metodo comune per nominare le aldeidi, che utilizza i nomi comuni della catena genitore (simili a quelli usati per gli acidi carbossilici) e aggiunge il suffisso '''–aldeide'''. Nei nomi comuni, gli atomi di carbonio vicini al gruppo carbonilico sono spesso designati con lettere greche: l'atomo adiacente alla funzione carbonilica è '''alfa (α)''', il successivo è '''beta (β)''' e così via.[[File:Skeletal_structure_of_pentanal_with_alpha_2C_beta_2C_gamma_2C_and_delta_carbons_labeled.svg|centro|193x193px|Struttura scheletrica di pentanale con δ, γ, ß e α carboni etichettati]] Se il gruppo aldeidico (<chem>-CHO</chem>) è legato a un anello, si aggiunge il suffisso '''–carbaldeide''' al nome dell'anello. Il carbonio a cui questo gruppo è legato riceve il numero di posizione #1 nella numerazione dell'anello. ==== Riepilogo delle Regole di Nomenclatura per le Aldeidi ==== * Le aldeidi prendono il nome dalle loro catene alcaniche genitrici. La '''-o''' finale del nome dell'alcano viene rimossa e sostituita con '''<chem>-ale</chem>'''. * Al gruppo funzionale aldeidico viene assegnata la posizione di numerazione #1, e questo numero non è incluso nel nome. * Per il nome comune, si parte dal nome comune della catena genitore e si aggiunge il suffisso '''-aldeide'''. Le posizioni dei sostituenti sono indicate con lettere greche. * Quando il gruppo funzionale <chem>-CHO</chem> è legato a un anello, si aggiunge il suffisso '''<chem>-carbaldeide</chem>''' e il carbonio a cui è legato quel gruppo è C1. '''I nomi del sistema IUPAC sono riportati in alto, mentre il nome comune è riportato in basso tra parentesi.''' {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_methanal_(formaldehyde).svg|centro|Skeletal structure of methanal (formaldehyde)]]metanale (formaldeide) |[[File:Skeletal_structure_of_ethanal_(acetaldehyde).svg|centro|Skeletal structure of ethanal (acetaldehyde)]]etanale (acetaldeide) |- |[[File:Skeletal_structure_of_pentanal_(valeraldehyde).svg|centro|Skeletal structure of pentanal (valeraldehyde)]]pentanale (valeraldeide) |[[File:Skeletal_structure_of_2-chloropentanal_(alpha-chlorovaleraldehyde).svg|centro|Skeletal structure of 2-chloropentanal (alpha-chlorovaleraldehyde)]]2-cloropentanale (⍺-clorovaleraldeide) |- |[[File:Skeletal_structure_of_butanal_(butyraldehyde).svg|centro|Skeletal structure of butanal (butyraldehyde)]]butanale (butirraldeide) |[[File:Skeletal_structure_of_3-methylbutanal_(isovaleroaldehyde).svg|centro|Skeletal structure of 3-methylbutanal (isovaleroaldehyde)]]3-metilbutanale (isovaleraldeide) |- |[[File:Skeletal_structure_of_cyclohexanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of cyclohexanecarbaldehyde]]cicloesanocarbaldeide |[[File:Skeletal_structure_of_3-methylcyclohexanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of 3-methylcyclohexanecarbaldehyde]]3-metilcicloesancarbaldeide |- |[[File:Skeletal_structure_of_3%25_2C3-dibromocyclopentanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of 3% 2C3-dibromocyclopentanecarbaldehyde]]3,3-dibromociclopentanocarbaldeide |[[File:Skeletal_structure_of_trans-2-methylcyclopentanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of trans-2-methylcyclopentanecarbaldehyde|101x101px]]''trans'' -2-metilciclopentanocarbaldeide |} === Nomenclatura dei Chetoni === Il sistema di nomenclatura IUPAC assegna ai chetoni un suffisso caratteristico '''<chem>-one</chem>'''. Una funzione carbonilica chetonica può trovarsi in qualsiasi punto di una catena o di un anello, e la sua posizione è solitamente indicata da un numero. La numerazione della catena inizia normalmente dall'estremità più vicina al gruppo carbonilico. Chetoni molto semplici, come il propanone e il feniletanone, non richiedono un numero di posizione, poiché esiste un solo sito possibile per la funzione chetonica. I nomi comuni per i chetoni si formano nominando entrambi i gruppi alchilici legati al carbonile e aggiungendo il suffisso '''-chetone'''. I gruppi alchilici sono elencati in ordine alfabetico. ==== Riepilogo delle Regole di Nomenclatura per i Chetoni ==== * I chetoni prendono il nome dalle loro catene alcaniche genitrici. La desinenza '''-o''' viene rimossa e sostituita con '''<chem>-one</chem>'''. * Il nome comune si ottiene elencando i gruppi sostituenti in ordine alfabetico + '''chetone'''. * Alcuni chetoni semplici sono noti con i loro nomi comuni, come il '''propanone''', comunemente chiamato '''acetone'''. {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_propanone_(acetone).svg|centro|Skeletal structure of propanone (acetone)]]propanone (acetone) |[[File:Skeletal_structure_of_acetophenone_(methyl_phenyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of acetophenone (methyl phenyl ketone)]]acetofenone (metil fenil chetone) |[[File:Skeletal_structure_of_benzophenone_(diphenylketone).svg|centro|Skeletal structure of benzophenone (diphenylketone)]]benzofenone (difenilchetone) |- |[[File:Skeletal_structure_of_2-pentanone_(methyl_propyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of 2-pentanone (methyl propyl ketone)]]2-pentanone (metilpropilchetone) |[[File:Skeletal_structure_of_3-methyl-2-butanone_(methyl_isopropyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of 3-methyl-2-butanone (methyl isopropyl ketone)]]3-metil-2-butanone (metilisopropilchetone) |[[File:Skeletal_structure_of_3-hexanone_(ethyl_propyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of 3-hexanone (ethyl propyl ketone)]]3-esanone (etil propil chetone) |} === Nomenclatura di Aldeidi e Chetoni nella Stessa Molecola === Come per molte molecole con due o più gruppi funzionali, a uno viene data la priorità mentre l'altro viene nominato come sostituente. Poiché le aldeidi hanno una priorità maggiore rispetto ai chetoni, le molecole che contengono entrambi i gruppi funzionali sono nominate come aldeidi e il chetone è nominato come sostituente '''"osso"''' (<chem>oxo-</chem>). Non è necessario assegnare un numero di posizione al gruppo funzionale aldeidico, ma di solito è necessario assegnarlo al chetone. Esempio 19.1.3<gallery mode="packed" heights="100"> File:Skeletal structure of 4-oxopentanal.svg|Ossopentanale-4 File:Skeletal structure of 3,4-dioxopentanal.svg|Diossopentanale-3,4 File:Skeletal structure of 2-methyl-3-oxo-butanal.svg|Metile-2-ossobutanale-3 </gallery> === Nomenclatura di Dialdeidi e Dichetoni === Per le '''dialdeidi''', i numeri di posizione per entrambi i carbonili sono omessi perché ci si aspetta che i gruppi funzionali aldeidici occupino le estremità della catena genitore. La desinenza '''<chem>–diale</chem>''' viene aggiunta alla fine del nome della catena. Esempio 19.1.4<gallery mode="packed" heights="80"> File:Skeletal structure of pentanedial.svg|Pentanadiale File:Skeletal structure of butanedial.svg|Butanediale </gallery>Per i '''dichetoni''', entrambi i carbonili richiedono un numero di posizione. La desinenza '''<chem>-dione</chem>''' viene aggiunta alla fine del nome della catena.<gallery mode="packed" heights="80"> File:Acetyloaceton.svg|Pentanedione-2,4 File:Skeletal structure of 2,3-hexanedione.svg|Esanedione-2,3 </gallery> === Nomenclatura di Chetoni Ciclici e Dichetoni === Nei chetoni ciclici, al gruppo carbonilico viene assegnata la posizione #1, e questo numero non è incluso nel nome, a meno che non sia presente più di un gruppo carbonilico. Il resto dell'anello è numerato per dare ai sostituenti i numeri di posizione più bassi possibili. Si include il prefisso '''ciclo''' prima del nome della catena per indicare la struttura ad anello. La desinenza '''-o''' viene sostituita con '''<chem>–one</chem>'''. Nei cicloalcani che contengono due chetoni, entrambi i carbonili devono ricevere un numero di posizione. Inoltre, la '''-o''' finale non viene rimossa, ma si aggiunge il suffisso '''<chem>–dione</chem>'''. Esempio 19.1.6 {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_cyclopentanone.svg|centro|Skeletal structure of cyclopentanone]]ciclopentanone |[[File:Skeletal_structure_of_2-bromocyclopentanone.svg|centro|Skeletal structure of 2-bromocyclopentanone]]2-bromociclopentanone |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxycyclohexanone.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxycyclohexanone]]4-idrossicicloesanone |- |[[File:Skeletal_structure_of_2-bromo-5-methylcyclohexanone.svg|centro|Skeletal structure of 2-bromo-5-methylcyclohexanone]]2-bromo-5-metilcicloesanone |[[File:Skeletal_structure_of_1%25_2C4-cyclohexanedione.svg|centro|Skeletal structure of 1% 2C4-cyclohexanedione]]1,4-cicloesandione |[[File:Skeletal_structure_of_1%25_2C2-cyclopentanedione.svg|centro|Skeletal structure of 1% 2C2-cyclopentanedione]]1,2-ciclopentanedione |} === Nomenclatura di Carbonili e Idrossili nella Stessa Molecola === Quando un'aldeide o un chetone è presente in una molecola che contiene anche un gruppo funzionale alcolico, il sistema IUPAC dà la priorità al '''carbonile'''. Ciò significa che al carbonile viene assegnato il numero di posizione più basso possibile e si include il suffisso appropriato. In questo caso, il gruppo <chem>-OH</chem> è nominato come un sostituente '''idrossi''' (<chem>hydroxy-</chem>). Esempio 19.1.7 {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxybutanal.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxybutanal]]4-idrossibutanale |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxy-3-methylbutanal.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxy-3-methylbutanal]]4-idrossi-3-metilbutanale |- |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxy-2-butanone.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxy-2-butanone]]4-idrossi-2-butanone |[[File:Skeletal_structure_of_1,5-dihydroxy-3-pentanone.svg|centro|Skeletal structure of 1,5-dihydroxy-3-pentanone]]1,5-diidrossi-3-pentanone |} === Nomenclatura di Carbonili e Alcheni nella Stessa Molecola === Quando un'aldeide o un chetone è presente in una molecola che contiene anche un gruppo funzionale alchenico, il sistema IUPAC dà la priorità al '''carbonile'''. Ciò significa che al carbonile viene assegnato il numero di posizione più basso possibile. Quando i carbonili sono presenti insieme a un alchene, si segue il seguente ordine: '''(Numero posizione alchene) - (Prefisso catena carboniosa più lunga senza desinenza -ano) - (desinenza <chem>-en-</chem> per indicare l'alchene) - (numero posizione carbonile se è un chetone) - (desinenza <chem>-one</chem> o <chem>-ale</chem>)''' Ricorda che il carbonile ha la priorità, quindi deve ricevere il numero di posizione più basso. È anche necessario includere la nomenclatura cis/trans o E/Z per l'alchene, se necessario. Esempio 19.1.8 {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_4-penten-2-one.svg|centro|Skeletal structure of 4-penten-2-one]]4-penten-2-uno |[[File:Skeletal_structure_of_trans-3-pentenal.svg|centro|Skeletal structure of trans-3-pentenal]]''trans'' -3-pentenale |- |[[File:Skeletal_structure_of_(E)-3-methyl-3-pentenal.svg|centro|Skeletal structure of (E)-3-methyl-3-pentenal]]( ''E'' )-3-metil-3-pentenale |[[File:Skeletal_structure_of_(Z)-5-bromo-4-hexen-3-one.svg|centro|Skeletal structure of (Z)-5-bromo-4-hexen-3-one]]( ''Z'' )-5-bromo-4-esen-3-one |} == Esercizi di ricapitolazione sulla nomenclatura IUPAC == Risolvi i seguenti 15 esercizi applicando esclusivamente le regole di nomenclatura ufficiale IUPAC spiegate nel testo. Ogni punto contiene una richiesta su una molecola differente. === Esercizio 1 (Aldeidi e chetoni lineari semplici) === * '''1.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente composto a catena lineare: CH₃-CH₂-CH₂-CHO * '''2.''' Assegna il nome IUPAC a questo chetone lineare: CH₃-CO-CH₂-CH₂-CH₃ * '''3.''' Scrivi il nome IUPAC del chetone lineare più semplice in assoluto (a 3 atomi di carbonio). === Esercizio 2 (Catene ramificate) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide con una ramificazione: CH₃-CH(CH₃)-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo chetone ramificato: CH₃-CH(CH₃)-CO-CH₂-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla seguente struttura: CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CHO === Esercizio 3 (Sostituenti multipli e quaternari) === * '''1.''' Scrivi il nome IUPAC di questa aldeide con due ramificazioni sullo stesso carbonio: CH₃-C(CH₃)₂-CH₂-CHO * '''2.''' Assegna il nome IUPAC al seguente chetone altamente sostituito: CH₃-CH(CH₃)-CO-CH(CH₃)-CH₃ * '''3.''' Scrivi il nome IUPAC della molecola: CH₃-CH₂-C(CH₃)₂-CHO === Esercizio 4 (Chetoni ciclici) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 6 carboni saturo che contiene un gruppo carbonilico (=O). * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di un anello a 5 carboni saturo con un gruppo carbonilico (=O). * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 4 carboni saturo con un gruppo carbonilico (=O). === Esercizio 5 (Chetoni ciclici sostituiti) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a un anello esagonale saturo che ha il gruppo =O sul carbonio 1 e un gruppo metilico (–CH₃) sul carbonio 2. * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di un anello pentagonale saturo con il gruppo =O sul carbonio 1 e un gruppo etilico (–CH₂CH₃) sul carbonio 3. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello esagonale saturo con il gruppo =O sul carbonio 1 e due gruppi metilici sul carbonio 4. === Esercizio 6 (Composti insaturi - Doppi legami) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide contenente un legame alchenico: CH₂=CH-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente chetone insaturo: CH₃-CH=CH-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH₂-CH=CH-CHO === Esercizio 7 (Composti insaturi - Tripli legami) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide contenente un legame alchinico: HC$\equiv$C-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente chetone con un triplo legame: CH₃-C$\equiv$C-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: HC$\equiv$C-CH₂-CO-CH₃ === Esercizio 8 (Molecole policarboniliche - Dialdeidi) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC alla seguente dialdeide a 4 carboni: CHO-CH₂-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questa dialdeide a 3 carboni: CHO-CH₂-CHO * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla dialdeide lineare a 2 carboni: CHO-CHO === Esercizio 9 (Molecole policarboniliche - Dichetoni) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questo dichetone lineare lineare: CH₃-CO-CO-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente dichetone simmetrico: CH₃-CO-CH₂-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH₂-CO-CO-CH₃ === Esercizio 10 (Aldeidi legate direttamente a un anello) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC sistematico ufficiale (usando il corretto suffisso per gli anelli) alla benzaldeide: un anello benzenico legato a un gruppo -CHO. * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di un anello a 6 carboni saturo (cicloesano) legato direttamente a un gruppo -CHO. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 5 carboni saturo (ciclofontano) legato direttamente a un gruppo -CHO. === Esercizio 11 (Chetoni aromatici) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC sistematico (considerando l'anello come sostituente) alla molecola formata da un benzene legato a un gruppo -CO-CH₃. * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del chetone formato da un anello benzenico legato a un gruppo -CO-CH₂-CH₃. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC al chetone simmetrico formato da due anelli benzenici legati direttamente ai due lati di un singolo gruppo carbonilico (C=O). === Esercizio 12 (Composti a priorità mista - Prefisso Osso) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa molecola in cui il gruppo aldeidico ha priorità sul chetone: CH₃-CO-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo composto oxo-sostituito: CH₃-CH₂-CO-CH₂-CHO * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CHO-CH₂-CH₂-CO-CH₂-CH₃ === Esercizio 13 (Presenza di gruppi idrossilici -OH) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa idrossialdeide: CH₃-CH(OH)-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo idrossichetone: CH₃-CH(OH)-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH₂-CH(OH)-CH₂-CHO === Esercizio 14 (Presenza di alogeni) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide clorurata: CH₃-CH(Cl)-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo chetone bromurato: CH₃-CO-CH(Br)-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH(F)-CH₂-CH₂-CHO === Esercizio 15 (Sistemi misti complessi) === * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa molecola che contiene sia un sostitutente alchilico sia un alogeno: CH₃-CH(CH₃)-CH(Cl)-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo composto ciclico aromatico sostituito: un anello benzenico che ha un gruppo -CHO sul carbonio 1 e un gruppo -OH sul carbonio 4. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola lineare: CH₃-CH(CH₃)-CH(OH)-CO-CH₃ == Soluzioni degli esercizi == <div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:100%; overflow:auto;"> '''Clicca su "espandi" per vedere le risposte corrette espresse esclusivamente secondo la nomenclatura IUPAC.''' <div class="mw-collapsible-content"> * '''Esercizio 1:''' ** '''1.''' Butanale ** '''2.''' Pentan-2-one ** '''3.''' Propanone * '''Esercizio 2:''' ** '''1.''' 3-metilbutanale ** '''2.''' 2-metilpentan-3-one ** '''3.''' 3-metilpentanale * '''Esercizio 3:''' ** '''1.''' 3,3-dimetilbutanale ** '''2.''' 2,4-dimetilpentan-3-one ** '''3.''' 3,3-dimetilpentanale * '''Esercizio 4:''' ** '''1.''' Cicloesanone ** '''2.''' Ciclopentanone ** '''3.''' Ciclobutanone * '''Esercizio 5:''' ** '''1.''' 2-metilcicloesanone ** '''2.''' 3-etilciclopentanone ** '''3.''' 4,4-dimetilcicloesanone * '''Esercizio 6:''' ** '''1.''' But-3-enal (accettato anche 3-butenale) ** '''2.''' Pent-3-en-2-one (accettato anche 3-penten-2-one) ** '''3.''' Pent-2-enal (accettato anche 2-pentenale) * '''Esercizio 7:''' ** '''1.''' But-3-inal (accettato anche 3-butinale) ** '''2.''' Pent-3-in-2-one (accettato anche 3-pentin-2-one) ** '''3.''' Pent-4-in-2-one (accettato anche 4-pentin-2-one) * '''Esercizio 8:''' ** '''1.''' Butandiale ** '''2.''' Propandiale ** '''3.''' Etandiale * '''Esercizio 9:''' ** '''1.''' Butandione (o butan-2,3-dione) ** '''2.''' Pentan-2,4-dione ** '''3.''' Pentan-2,3-dione * '''Esercizio 10:''' ** '''1.''' Benzenecarbaldeide ** '''2.''' Cicloesanecarbaldeide ** '''3.''' Ciclopentanecarbaldeide * '''Esercizio 11:''' ** '''1.''' 1-feniletanone ** '''2.''' 1-fenilpropan-1-one ** '''3.''' Difenilmethanone * '''Esercizio 12:''' ** '''1.''' 3-ossobutanale ** '''2.''' 3-ossopentanale ** '''3.''' 4-ossoesanale * '''Esercizio 13:''' ** '''1.''' 3-idrossibutanale ** '''2.''' 3-idrossibutand-2-one ** '''3.''' 3-idrossipentanale * '''Esercizio 14:''' ** '''1.''' 3-clorobutanale ** '''2.''' 3-bromobutan-2-one ** '''3.''' 4-fluoropentanale * '''Esercizio 15:''' ** '''1.''' 2-cloro-3-metilbutanale ** '''2.''' 4-idrossibenzenecarbaldeide ** '''3.''' 4-idrossi-3-metilpentan-2-one </div> </div> == Preparazione di aldeidi e chetoni == Aldeidi e chetoni possono essere preparati utilizzando un'ampia varietà di reazioni. Qui vengono illustrate solo le principali. === Formazione di Aldeidi === ==== Ossidazione di Alcoli Primari ==== '''Piridinio Clorocromato (PCC)''' Il PCC è una versione più blanda dell'acido cromico. Il PCC ossida gli alcoli di un gradino sulla scala di ossidazione, passando da alcoli primari ad aldeidi e da alcoli secondari a chetoni. A differenza dell'acido cromico, il PCC non ossida le aldeidi ad acidi carbossilici. [[File:Generic_reaction_of_primary_alcohol_with_PCC_in_CH2Cl2.svg|alt=Generic reaction of primary alcohol with PCC in CH2Cl2|centro|495x495px]] ''Esempio di ossidazione di un alcol primario ad aldeide'' [[File:Example_oxidation_of_a_primary_alcohol_to_an_aldehyde.svg|alt=Example oxidation of a primary alcohol to an aldehyde|centro|447x447px]] '''Dess-Martin Periodinane (DMP)''' Il PCC sta venendo sostituito nei laboratori dal Dess-Martin periodinano (DMP), che presenta diversi vantaggi pratici, come rese più elevate e condizioni di reazione meno rigorose. Similmente al PCC, ossida gli alcoli primari ad aldeidi senza proseguire l'ossidazione fino ad acido carbossilico. [[File:Generic_reaction_of_primary_alcohol_with_DMP_in_CH2Cl2.svg|alt=Generic reaction of primary alcohol with DMP in CH2Cl2|centro|437x437px]] ''Esempio di ossidazione di un alcol a chetone usando il DMP'' [[File:Example_oxidation_of_an_alcohol_to_a_ketone_using_DMP.svg|alt=Example oxidation of an alcohol to a ketone using DMP|centro|310x310px]] === Formazione di Chetoni === ==== Ossidazione di Alcoli Secondari (Sezione 17.7) ==== L'ossidazione di alcoli secondari a chetoni utilizza tipicamente il '''reattivo di Jones''' (<chem>CrO3</chem> in <chem>H2SO4</chem>), ma possono essere utilizzati molti altri agenti ossidanti. [[File:Oxidation_of_2o_Alcohols_to_form_Ketones.svg|alt=Oxidation of 2o Alcohols to form Ketones|centro|334x334px]] ''Esempio di ossidazione di un alcol secondario a chetone'' [[File:Example_oxidation_of_a_secondary_alcohol_to_a_ketone.svg|alt=Example oxidation of a secondary alcohol to a ketone|centro|443x443px]] ==== Idratazione di Alchini (Sezione 9.4) ==== L'addizione Markovnikov di un gruppo ossidrilico a un alchino, seguita da tautomerizzazione, forma un chetone. [[File:Hydration_of_Alkynes_to_form_Ketones.svg|alt=Hydration of Alkynes to form Ketones|centro|464x464px]] ''Esempio della reazione di un alchino con <chem>Hg^2+</chem>, <chem>H2O</chem>, e <chem>H2SO4</chem> per dare un chetone'' [[File:Example_reaction_of_an_alkyne_with_Hg2+,_H2O,_and_H2SO4_to_give_a_ketone.svg|alt=Example reaction of an alkyne with Hg2+, H2O, and H2SO4 to give a ketone|centro|357x357px]] == Ossidazione di aldeidi e chetoni == === Perché aldeidi e chetoni si comportano in modo diverso? === Le ''aldeidi'' hanno un '''protone attaccato al carbonio carbonilico''' che può essere ''estratto'', consentendo loro di essere facilmente ossidate per formare '''acidi carbossilici'''. La mancanza di questo idrogeno rende i chetoni generalmente inerti a questi ossidazione. Tuttavia, i ''chetoni'' possono essere ''ossidati'', ma solo in '''condizioni estreme'''. [[File:Kekule_structure_of_aldehyde_and_ketone.svg|alt=struttura di kekule di un aldeide e di un chetone|centro|240x240px]] Una distinzione significativa tra aldeidi e chetoni risiede nella loro '''suscettibilità a''' '''ossidazione''', con le aldeidi che si ossidano più facilmente dei chetoni. Uno dei metodi classici per identificare le aldeidi in laboratorio è l'uso del '''reattivo di Tollens''', costituito da ''ioni argento'' ''(I)'' ''disciolti in ammoniaca diluita''. Quando un'aldeide è presente, subisce ossidazione, causando la riduzione degli ioni argento (I) ad argento metallico. Il risultato è la deposizione di argento sulla superficie della provetta, formando un '''''rivestimento riflettente simile a uno specchio'''''. Questa reazione è comunemente chiamata '''"test dello specchio d'argento"''' e rappresenta un metodo affidabile per distinguere le aldeidi dai chetoni. I chetoni, al contrario, non reagiscono con il reattivo di Tollens, rendendo questo test specifico per le aldeidi. [[File:Test di tollens.png|centro|205x205px|Test di Tollens per un'aldeide. Il lato sinistro è positivo (specchio d'argento) e il lato destro è negativo.]] [[File:Oxidation of hexanal to form hexanoic acid using Tollens Reagent.svg|centro|Ossidazione di esanale per formare acido esanoico usando il reagente di Tollens|631x631px]] === Ossidazione di aldeidi === Esiste un'ampia varietà di reagenti che possono causare l'<nowiki/>''ossidazione'' ''di aldeidi ad '''acidi carbossilici'''''. Il reagente più comune per questa conversione è CrO₃ in ''acido acquoso'', chiamato anche '''reagente di Jones'''. Questa reazione generalmente dà buone rese a temperatura ambiente (25°C). [[File:Oxidation of hexanal to form hexanoic acid using Jones Reagent.svg|centro|529x529px|Ossidazione di esanale per formare acido esanoico utilizzando il reagente Jones]] ==== Meccanismo ==== L'ossidazione delle aldeidi avviene attraverso l''''addizione nucleofila reversibile''' di acqua al carbonile per formare un '''''gruppo gem-diolo funzionale'''''. Uno dei ''gruppi OH'' del ''gem'' -diolo viene ossidato per creare un carbonile (C=O), formando così un acido carbossilico. [[File:'ossidazione aldeide con addizione nucleofila reversibile di acqua al carbonile per formare un gruppo gem-diolo funzionale.svg|centro|522x522px|Ossidazione aldeide con addizione nucleofila reversibile di acqua al carbonile per formare un gruppo gem-diolo funzionale]] === Ossidazione di chetoni e ossidazione Baeyer-Villiger === Poiché i chetoni non hanno un atomo di idrogeno attaccato al loro carbonile, sono ''resistenti a'' ''ossidazione''. Solo agenti ossidanti molto forti come la soluzione di manganato di potassio(VII), il permanganato di potassio ossidano i chetoni. Tuttavia, questo tipo di potente ossidazione avviene con la '''scissione''', rompendo i legami carbonio-carbonio e formando due acidi carbossilici. A causa della sua natura distruttiva, questa reazione è raramente utilizzata. [[File:Oxidation_of_cyclopentanone_to_form_pentanedioic_acid.svg|alt=Ossidazione del ciclopentanone per formare acido pentandioico|centro|472x472px]] == Reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni == === Addizione Nucleofila a un Carbonile === Le reazioni più importanti che coinvolgono i gruppi carbonilici hanno tipicamente un'addizione nucleofila come parte del loro meccanismo. Il meccanismo generico per l'addizione nucleofila di un nucleofilo carico negativamente a un carbonile è mostrato di seguito. ==== Primo Stadio ==== Nel primo stadio del meccanismo, il nucleofilo forma un legame con l'atomo di carbonio elettrofilo del <chem>C=O</chem>. Ciò causa la reibridazione del carbonio carbonilico da <chem>sp^2</chem> a <chem>sp^3</chem>. Queste reazioni si differenziano dalle reazioni di sostituzione nucleofila poiché né le aldeidi né i chetoni hanno un gruppo uscente. Invece, gli elettroni del legame pi vengono spinti verso l'atomo di ossigeno elettronegativo, formando un '''intermedio tetraedrico alcossido'''. [[File:Nucleophilic_Addition_to_a_Carbonyl.svg|alt=Nucleophilic Addition to a Carbonyl|centro|331x331px]] ==== Secondo Stadio ==== Nel secondo stadio del meccanismo, l'alcossido viene protonato dall'aggiunta di un acido per formare un alcol. [[File:Mechanism_for_protonation_of_the_tetrahedral_alkoxide_intermediate_to_give_an_alcohol.svg|alt=Mechanism for protonation of the tetrahedral alkoxide intermediate to give an alcohol|centro|341x341px]] ==== Stereochimica dell'Addizione Nucleofila a un Carbonile ==== Quando i due gruppi adiacenti a un carbonile non sono uguali, possiamo distinguere tra le facce '''"re"''' e '''"si"''' della struttura planare. Il concetto che un gruppo trigonale planare abbia due facce distinte entra in gioco quando consideriamo l'esito stereochimico di una reazione di addizione nucleofila. Durante la reazione, l'ibridazione del carbonio carbonilico cambia da <chem>sp^2</chem> a <chem>sp^3</chem>, il che significa che la geometria del legame passa da trigonale planare a tetraedrica. Se i due gruppi R non sono equivalenti, con l'addizione del nucleofilo si crea un '''centro chirale'''. La configurazione del nuovo centro chirale dipende da quale lato del piano carbonilico il nucleofilo attacca. Reazioni di questo tipo spesso portano a una '''miscela racemica''' 50:50 di stereoisomeri, ma è anche possibile che uno stereoisomero sia più abbondante, a seconda della struttura dei reagenti e delle condizioni di reazione. [[File:Illustration_of_attack_at_Si_and_Re_face_of_carbonyl_to_give_a_set_of_enantiomeric_products.svg|alt=Illustration of attack at Si and Re face of carbonyl to give a set of enantiomeric products|centro|633x633px]] ==== Addizione Nucleofila di un Nucleofilo Neutro ==== Anche i nucleofili neutri possono subire un'addizione nucleofila ai carbonili. Il meccanismo è leggermente diverso rispetto a un nucleofilo carico negativamente. La presenza di un atomo di idrogeno aggiuntivo nel nucleofilo consente la completa rimozione dell'ossigeno carbonilico come acqua e la formazione di un legame <chem>C=Nu</chem>. [[File:Mechanism_for_addition_of_a_neutral_nucleophile_to_a_carbonyl.svg|alt=Mechanism for addition of a neutral nucleophile to a carbonyl|centro|567x567px]] === Reattività Relativa di Aldeidi e Chetoni all'Addizione Nucleofila === In generale, le aldeidi sono più reattive dei chetoni per due ragioni principali: fattori elettronici e fattori sterici. ==== 1. Fattori Elettronici ==== Le aldeidi sono più reattive perché hanno una maggiore polarizzazione del legame carbonilico. Il '''carbocatione primario''' che si forma nella struttura di risonanza polarizzante di un'aldeide è meno stabile e quindi più reattivo del '''carbocatione secondario''' che si forma in una struttura di risonanza simile di un chetone. La differenza di stabilità è dovuta al gruppo alchilico extra presente nel chetone, che stabilizza i carbocationi per '''induzione e per fattori sterici (ingombro).''' [[File:Resonance_structure_of_more_reactive_aldehyde_(primary_carbocation%25_2C_less_stable)_and_less_reactive_ketone_(secondary_carbocation%25_2C_less_reactive).svg|alt=Resonance structure of more reactive aldehyde (primary carbocation% 2C less stable) and less reactive ketone (secondary carbocation% 2C less reactive)|centro|352x352px]] Infatti, la reattività di un carbonile verso l'addizione nucleofila diminuisce con l'aumentare dell'ingombro dei sostituenti al carbonile, come si vede nella seguente serie:[[File:Reactivity_series_of_carbonyls_to_nucleophilic_substitution.svg|alt=Reactivity series of carbonyls to nucleophilic substitution|centro|388x388px]] '''Formaldeide (più reattiva) > Aldeidi > Chetoni (meno reattivi)''' == Addizione nucleofila di acqua - Idratazione == È stato dimostrato che l'acqua, in '''presenza di un acido o di una base''', si addiziona rapidamente al '''gruppo carbonilico''' di aldeidi e chetoni, stabilendo un equilibrio reversibile con un '''idrato''' (noto anche come '''diolo geminale''', '''gem-diolo''' o 1,1-diolo). Il termine idrato implica l'addizione di acqua. Il termine geminale o l'abbreviazione ''gem'' derivano dalla parola latina per gemello, ''geminus''. [[File:Conversion_of_aldehyde_or_ketone_to_diol_can_be_catalyzed_by_acid_or_base.svg|centro|Conversion of aldehyde or ketone to diol can be catalyzed by acid or base|337x337px]] === Idratazione Catalizzata da Acidi o Basi === L'addizione nucleofila di acqua a un carbonile per formare un idrato è solitamente lenta in condizioni neutre (pH = 7). La velocità può essere notevolmente aumentata tramite l'aggiunta di un acido o di una base come catalizzatore. L'aggiunta di un acido o di una base cambia il meccanismo e promuove l'addizione. * Le '''condizioni basiche''' accelerano la reazione perché lo ione idrossido (<chem>OH-</chem>) è un nucleofilo migliore dell'acqua. * Le '''condizioni acide''' accelerano la reazione perché il carbonile viene protonato. La protonazione aumenta la polarità del legame carbonilico, il che incrementa la carica parziale positiva sul carbonio, rendendolo più elettrofilo. * [[File:Resonance_structures_of_protonated_ketone.svg|centro|Resonance structures of protonated ketone|368x368px]] ==== Prevedere il Prodotto di un'Idratazione ==== Complessivamente, il doppio legame <chem>C=O</chem> del carbonile nel materiale di partenza viene rimosso e sostituito da due legami singoli, entrambi attaccati al carbonio carbonilico originale. Entrambi questi legami singoli sono legati a gruppi <chem>-OH</chem> nel prodotto. [[File:Breakdown_of_bonds_formed_and_broken_in_conversion_of_aldehyde_or_ketone_to_hydrate.svg|centro|Breakdown of bonds formed and broken in conversion of aldehyde or ketone to hydrate|617x617px]] ''Esempio 19.5.1'' [[File:Acid-catalyzed_conversion_of_cyclopentanone_to_cyclopentane-1%25_2C1-diol.svg|centro|Acid-catalyzed conversion of cyclopentanone to cyclopentane-1% 2C1-diol|285x285px]] [[File:Base-catalyzed_conversion_of_acetaldehyde_to_ethane-1%25_2C1-diol.svg|centro|Base-catalyzed conversion of acetaldehyde to ethane-1% 2C1-diol|355x355px]] === Meccanismo dell'Idratazione Catalizzata da Acidi o Basi === ==== Formazione dell'Idrato in Condizioni Basiche ==== '''Stadio 1:''' L''''ione idrossido''', un nucleofilo più forte dell'acqua, attacca il carbonio carbonilico elettrofilo. Questo spinge i due elettroni del legame pi sull'ossigeno elettronegativo, formando un intermedio '''ione alcossido'''. [[File:Gem-diol_basic_formation_mechanism_step_1.svg|centro|Gem-diol basic formation mechanism step 1|250x250px]]'''Stadio 2:''' L'acqua agisce come un acido e protona lo ione alcossido per formare un idrato neutro, rigenerando allo stesso tempo lo ione idrossido. Il fatto che l'idrossido non venga consumato durante la reazione è coerente con il suo ruolo di '''catalizzatore'''.[[File:Gem-diol_basic_formation_mechansim_step_2.svg|centro|Gem-diol basic formation mechansim step 2|326x326px]] ==== Formazione dell'Idrato in Condizioni Acide ==== # '''Stadio 1:''' Lo '''ione idronio''' (<chem>H3O+</chem>) protona l'ossigeno carbonilico, rendendo così il carbonio carbonilico più elettrofilo. Dopo la protonazione, l'ossigeno diventa carico positivamente.[[File:Gem-diol_acidic_formation_mechansim_step_1.svg|centro|Gem-diol acidic formation mechansim step 1|349x349px]] # '''Stadio 2:''' In condizioni acide, la specie più nucleofila è l'acqua. L'acqua forma un legame singolo con il carbonio elettrofilo. Questo spinge i due elettroni del legame pi del carbonile sull'ossigeno. L'ossigeno del carbonile diventa neutro, mentre l'ossigeno della molecola d'acqua nucleofila diventa carico positivamente.[[File:Gem-diol_acidic_formation_mechansim_step_2.svg|centro|Gem-diol acidic formation mechansim step 2|250x250px]] # '''Stadio 3:''' Un'altra molecola d'acqua agisce come base e deprotona l'intermedio per produrre l'idrato neutro, rigenerando allo stesso tempo lo ione idronio. Il fatto che l'idronio non venga consumato è coerente con il suo ruolo di '''catalizzatore'''.[[File:Gem-diol_acidic_formation_mechansim_step_3.svg|centro|Gem-diol acidic formation mechansim step 3|378x378px]] == Addizione nucleofila di alcoli - Formazione di acetali == Nella sezione precedente è stato dimostrato che l'acqua si aggiunge rapidamente alla funzione carbonilica delle aldeidi e dei chetoni per formare dioli geminali. In una reazione simile, un equivalente di un alcool, <u>in presenza di un catalizzatore acido</u>, si aggiunge in modo reversibile alle aldeidi e ai chetoni per formare un '''idrossietere''' chiamato '''emiacetale''' (R2COHOR') (emi, dal greco, metà). Questa reazione può continuare aggiungendo un altro equivalente di alcool per formare un '''dietere''' chiamato '''acetale''' R2C(OR')2. <u>Gli emiacetali e gli acetali sono gruppi funzionali importanti perché compaiono nelle strutture di molti zuccheri</u>. Durante questa reazione è necessario utilizzare un catalizzatore acido perché gli alcoli sono nucleofili deboli e si aggiungerebbero molto lentamente in condizioni neutre. In condizioni acide, l'ossigeno del carbonile viene protonato, aumentando l'elettrofilia del carbonio carbonilico e accelerando la reazione. [[File:Under_acidic_conditions,_the_oxygen_of_the_carbonyl_becomes_protonated.png|centro|Under acidic conditions, the oxygen of the carbonyl becomes protonated|292x292px]] Inoltre, è comune rimuovere attivamente l'acqua creata con la formazione di un acetale utilizzando setacci molecolari o una trappola di Dean-Stark. Questo passaggio è importante, poiché la formazione dell'acetale è reversibile e la rimozione dell'acqua spinge l'equilibrio verso destra secondo il principio di Le Chatelier. Infatti, una volta ottenuti emiacetali o acetali puri, questi possono essere idrolizzati nuovamente nei loro componenti di partenza mediante trattamento con acido acquoso e un eccesso di acqua. === Formazione di Emiacetali === [[File:Hemi_acetal_formation_general_reaction.svg|centro|Hemi acetal formation general reaction|373x373px]] ''Esempio 19.10.1: Formazione di un Emiacetale'' [[File:Formation_of_a_Hemiacetal_Example_19.10.1.svg|centro|Formation of a Hemiacetal Example 19.10.1|349x349px]] ''Esempio 19.10.2: Idrolisi di un Emiacetale che Ritorna al Chetone'' [[File:Formation_of_a_Hemiacetal_Example_19.19%25_2C2.svg|centro|Formation of a Hemiacetal Example 19.19% 2C2|531x531px]] === Formazione di Acetali === Gli acetali sono derivati geminal-dieteri di aldeidi o chetoni, formati dalla reazione con due equivalenti (o una quantità in eccesso) di un alcol e l'eliminazione di acqua. I derivati dei chetoni di questo tipo un tempo erano chiamati ''chetali'', ma l'uso moderno ha abbandonato tale termine. È importante notare che un emiacetale si forma come intermedio durante la formazione di un acetale. [[File:Acetal_formation_general_reaction.svg|centro|Acetal formation general reaction|418x418px]] ==== Prevedere il Prodotto della Formazione di un Acetale ==== Complessivamente, il carbonile nel reagente viene rimosso e sostituito da due legami singoli tra l'ossigeno e il carbonio carbonilico originale. Entrambi questi legami singoli sono attaccati a gruppi <chem>-OR</chem> prodotti dopo che l'alcol reagente ha perso un idrogeno. [[File:Determining_the_product_of_an_acetal_formation.svg|centro|Determining the product of an acetal formation|725x725px]] ''Esempio 19.10.3: Formazione di Acetali'' [[File:Formation_of_Acetals_Example_19.10.3.svg|centro|Formation of Acetals Example 19.10.3|473x473px]] ''Esempio 19.10.4: Idrolisi di un Acetale che Ritorna al Chetone'' [[File:Formation_of_Acetals_Example_19.10.4.svg|centro|Formation of Acetals Example 19.10.4|665x665px]] === Meccanismo per la Formazione di Emiacetali e Acetali (acido catalizzata) === Dopo la protonazione, un alcol subisce un'addizione nucleofila al gruppo carbonilico, formando inizialmente un emiacetale dopo la deprotonazione. Un'ulteriore protonazione del gruppo <chem>-OH</chem> nell'emiacetale consente l'eliminazione di acqua per formare uno '''ione ossonio'''. Un secondo nucleofilo alcolico si addiziona allo ione ossonio per produrre un acetale protonato. Dopo la deprotonazione, si forma il prodotto acetale. # '''Protonazione del Carbonile:''' Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio carbonilico più elettrofilo.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_1.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 1|407x407px]] # '''Addizione Nucleofila (1):''' Un alcol si addiziona al carbonile, producendo un emiacetale protonato.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_2.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 2|275x275px]] # '''Deprotonazione:''' L'acqua agisce come base per deprotonare l'intermedio, creando un '''emiacetale''' neutro e ione idronio.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_3.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 3|366x366px]] # '''Protonazione dell'Ossidrile:''' Il gruppo <chem>-OH</chem> dell'emiacetale viene protonato, trasformandolo in un buon gruppo uscente (acqua).[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_4.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 4|346x346px]] # '''Eliminazione dell'Acqua:''' La coppia solitaria di elettroni sull'ossigeno dell'etere riforma un doppio legame <chem>C=O</chem>, causando l'eliminazione di acqua e producendo uno '''ione ossonio'''.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_5.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 5|310x310px]] # '''Addizione Nucleofila (2):''' Un secondo alcol si addiziona allo ione ossonio, producendo un acetale protonato.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_6.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 6|268x268px]] # '''Deprotonazione Finale:''' L'acqua agisce come base e deprotona l'intermedio, creando l''''acetale''' prodotto e rigenerando il catalizzatore acido (ione idronio).[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_7.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 7|328x328px]] === Formazione Biologica di Acetali ed Emiacetali === Le molecole che possiedono sia un gruppo alcolico che uno carbonilico possono subire una reazione '''intramolecolare''' per formare un '''emiacetale ciclico'''. [[File:Cyclic_hemiacetal_formation.svg|centro|Cyclic hemiacetal formation|435x435px]] Poiché gli zuccheri contengono spesso gruppi funzionali alcolici e carbonilici, la formazione di emiacetali intramolecolari è comune nella chimica dei carboidrati. Ad esempio, il comune zucchero '''glucosio''' esiste in forma ciclica per oltre il 99% del tempo in una soluzione acquosa. [[File:Hemiacetal_sugar_example.svg|centro|Hemiacetal sugar example|567x567px]] ''Conversione del D-Glucosio in Beta-D-Glucopiranosio (Emiacetale Ciclico)'' == Riduzioni Biologiche Tramite Trasferimento di Idruri ai Carbonili == Uno dei più importanti agenti riducenti biologici è il '''NADH''' (la forma ridotta della nicotinammide adenina dinucleotide), che può agire come fonte dello ione idruro. ==== Nicotinammide Adenina Dinucleotide - Un Coenzima di Trasferimento di Idruri ==== Sebbene si parli di idruri che agiscono come nucleofili e gruppi uscenti, gli ioni idruro discreti sono troppo instabili per esistere come intermedi reali nelle reazioni organiche delle cellule viventi. Le reazioni redox biochimiche che coinvolgono il trasferimento di idruri richiedono la partecipazione di un '''coenzima''' di trasferimento di idruri. Nelle reazioni che coinvolgono composti carbonilici, una molecola chiamata '''nicotinammide adenina dinucleotide''' svolge generalmente questo ruolo. [[File:Structure_NAD%25_2B.svg|centro|Structure NAD% 2B|635x635px]]Poiché la chimica redox avviene specificamente nella parte nicotinamidica della molecola, in genere il resto della molecola viene semplicemente designato come gruppo “R”. NAD+ e NADP+ funzionano entrambi nelle reazioni redox biochimiche come accettori di idruro: cioè come agenti ossidanti. Le altre forme del coenzima, NADH e NADPH, fungono da donatori di idruro: cioè da agenti riducenti.[[File:Structure_Biological_Hydride_donors_and_acceptors.svg|centro|Structure Biological Hydride donors and acceptors|309x309px]] *'''NAD<chem>+</chem>''' e '''NADP<chem>+</chem>''' funzionano come '''accettori di idruri''' (agenti ossidanti). * '''NADH''' e '''NADPH''' servono come '''donatori di idruri''' (agenti riducenti). Il fosfato sul gruppo pentosio nucleotidico di NADP+ e NADPH si trova lontano dall'anello nicotinamidico e non partecipa direttamente alla funzione di trasferimento dell'idruro del cofattore.[[File:NADH_Reduction_Example.svg|centro|NADH Reduction Example|363x363px]]Questa reazione può essere semplificata nel modo seguente:[[File:Hydride_reduction_simple.svg|centro|Hydride reduction simple|523x523px]] ==== Esempi di Reazioni Biologiche di Trasferimento di Idruri ==== *'''Fermentazione Alcolica:''' In un processo molto importante per la produzione di vino e birra, un enzima NADH-dipendente nel lievito produce '''etanolo''' riducendo l'acetaldeide.[[File:NADH-dependent_enzyme_in_yeast_produces_ethanol_by_reducing_acetaldehyde.png|centro|NADH-dependent enzyme in yeast produces ethanol by reducing acetaldehyde|300x300px]] * '''Fermentazione Lattica:''' Questo processo avviene nei muscoli in carenza di ossigeno e in alcuni batteri. Converte il piruvato in '''lattato''' tramite l'addizione di un idruro, utilizzando l'enzima lattato deidrogenasi e producendo NAD<chem>+</chem> nel processo. È responsabile del sapore aspro dei crauti e dello yogurt.[[File:Lactic_acid_fermentation_occurs_by_converting_pyruvate_into_lactate.png|centro|Lactic acid fermentation occurs by converting pyruvate into lactate]] == Fonte == https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/19%3A_Aldehydes_and_Ketones-_Nucleophilic_Addition_Reactions [[Categoria:Chimica organica per il liceo|Aldeidi e chetoni]] 9smgkal3qaj6du35im3bj8sfeda65u1 498430 498429 2026-05-24T19:55:31Z ~2026-31108-89 54411 /* Esercizi di ricapitolazione sulla nomenclatura IUPAC */ 498430 wikitext text/x-wiki {{Chimica organica 2}} [[Chimica organica per il liceo/Aldeidi e chetoni/Approfondimenti|Approfondimenti]] == Introduzione == Nel 1969, la molecola di formaldeide fu scoperta dall'Osservatorio Nazionale di Radioastronomia come la prima molecola organica poliatomica presente nello spazio interstellare. La reattività della formaldeide le conferisce un'ampia varietà di usi, dal fluido per imbalsamazione allo smalto per unghie. La formaldeide contiene un legame <chem>C=O</chem> chiamato '''carbonile''', che è fondamentale per lo studio della chimica organica. In questo capitolo inizieremo una discussione che si estenderà per più capitoli sulla chimica del legame carbonilico, partendo dai gruppi funzionali di aldeidi e chetoni. [[File:Formaldehyde.svg|alt=formaldeide|centro|104x104px]] Aldeidi e chetoni sono trattati insieme perché la loro chimica è molto simile. Tuttavia, mentre studi il capitolo, assicurati di cercare i casi specifici in cui la chimica di queste due classi di composti differisce. Come di consueto, il capitolo inizia con una discussione sulla nomenclatura. A questa introduzione seguono le descrizioni dei metodi utilizzati per preparare aldeidi e chetoni in laboratorio. Noterai che alcune di queste reazioni sono già apparse in unità precedenti. Un'importante differenza tra aldeidi e chetoni è la resistenza dei chetoni all'ossidazione. Gran parte di questo capitolo è dedicata all'addizione di vari nucleofili al '''gruppo carbonilico''' di aldeidi e chetoni. Aldeidi e chetoni sono composti organici che incorporano un gruppo funzionale '''carbonilico''', <chem>C=O</chem>. L'atomo di carbonio di questo gruppo ha due legami rimanenti che possono essere occupati da idrogeno o da sostituenti alchilici o arilici. * Se almeno uno di questi sostituenti è un '''idrogeno''', il composto è un''''aldeide'''. * Se entrambi sono '''carboni''', il composto è un '''chetone'''. [[File:Carbonyl_Groups.svg|alt=Carbonyl Groups|centro|396x396px]] A causa della maggiore elettronegatività dell'ossigeno, il gruppo carbonilico è '''polare''', e aldeidi e chetoni hanno momenti di dipolo molecolare (D) maggiori rispetto agli alcheni. Le strutture di risonanza sottostanti illustrano questa polarità e i relativi momenti di dipolo della formaldeide, di altre aldeidi e dei chetoni. [[File:The_resonance_structures.svg|alt=The resonance structures|centro|301x301px]] [[File:Dipole.svg|alt=Dipole|centro|365x365px]] Questa polarità rende il carbonio carbonilico parzialmente positivo ('''elettrofilo''') e l'ossigeno parzialmente negativo ('''nucleofilo'''). Il legame <chem>C=O</chem> è soggetto ad attacco nucleofilo a causa della carica positiva del carbonio e della carica negativa dell'ossigeno. In generale, i nucleofili attaccano il carbonio elettrofilo ed entrano a far parte della struttura, mentre l'ossigeno viene protonato formando un gruppo ossidrilico. [[File:Nuc_Attack.svg|alt=Nuc Attack|centro|650x650px]] Aldeidi e chetoni sono molto diffusi in natura e sono spesso combinati con altri gruppi funzionali. Esempi di molecole naturali che contengono un gruppo funzionale aldeidico o chetonico sono mostrati nelle due figure seguenti. I composti nella figura 1 si trovano principalmente in piante o microrganismi, mentre quelli nella figura 2 hanno origini animali. Molte di queste strutture molecolari sono '''chirali'''. Quando i composti chirali si trovano in natura, sono solitamente enantiomericamente puri, sebbene fonti diverse possano produrre enantiomeri diversi. Per esempio, il carvone si trova come '''(R)-enantiomero''' (levogiro) nell'olio di menta verde, mentre i semi di cumino contengono l'''(S)-enantiomero''' (destrogiro). In questo caso, il cambiamento della stereochimica causa un drastico cambiamento nell'odore percepito. Aldeidi e chetoni sono noti per i loro odori dolci e talvolta pungenti. * L'odore dell'estratto di vaniglia proviene dalla molecola di '''vanillina'''. * Allo stesso modo, la '''benzaldeide''' conferisce un forte odore di mandorle. * Grazie alle loro piacevoli fragranze, le molecole contenenti aldeidi e chetoni si trovano spesso nei profumi. Tuttavia, non tutte le fragranze sono piacevoli. * In particolare, il '''2-eptanone''' contribuisce all'odore pungente del formaggio erborinato. * L' '''(R)-muscone''' fa parte dell'odore muschiato del cervo muschiato dell'Himalaya. Infine, i chetoni compaiono in molti ormoni importanti come il '''progesterone''' (un ormone sessuale femminile) e il '''testosterone''' (un ormone sessuale maschile). Si noti come sottili differenze nella struttura possano causare drastici cambiamenti nell'attività biologica. La funzionalità chetonica compare anche nello steroide antinfiammatorio '''cortisone'''. ''Figura 1. Molecole contenenti aldeidi e chetoni isolate da fonti vegetali.'' [[File:The_ketone_functionality.svg|alt=The ketone functionality|centro|606x606px]] ''Figura 2. Molecole contenenti aldeidi e chetoni isolate da fonti animali.'' [[File:Aldehyde_and_ketone.svg|alt=Aldehyde and ketone|centro|488x488px]] == Nomenclatura di aldeidi e chetoni == Gli odori più potenti e variegati sono quelli delle aldeidi. I chetoni sono ampiamente utilizzati come solventi industriali. Aldeidi e chetoni contengono il '''gruppo carbonilico'''. Le aldeidi sono considerate il gruppo funzionale più importante e sono spesso chiamate gruppo '''formile''' o metanoile. Il loro nome deriva dalla ''deidrogenazione degli alcoli'' ('''''al'''cohol '''dehyd'''rogenation''). Le aldeidi contengono il gruppo carbonilico legato ad almeno un atomo di idrogeno, mentre i chetoni lo contengono legato a due atomi di carbonio. === Introduzione alla Nomenclatura dei Carbonili === Aldeidi e chetoni sono composti organici che incorporano un gruppo funzionale '''carbonilico''', <chem>C=O</chem>. L'atomo di carbonio di questo gruppo ha due legami rimanenti che possono essere occupati da idrogeno o sostituenti alchilici o arilici. * Se almeno uno di questi sostituenti è un '''idrogeno''', il composto è un''''aldeide'''. * Se nessuno dei due è un idrogeno (cioè entrambi sono gruppi carboniosi), il composto è un '''chetone'''.[[File:Generic_kekule_structures_of_a_carbonyl_group,_an_aldehyde,_and_a_ketone.svg|centro|Generica struttura di un gruppo carbonile, un aldeide e un chetone|319x319px]] === Nomenclatura delle Aldeidi === Il sistema di nomenclatura '''IUPAC''' assegna alle aldeidi un suffisso caratteristico '''<chem>-ale</chem>'''. Ad esempio, <chem>H2C=O</chem> è il metanale, più comunemente chiamato formaldeide. Poiché il gruppo carbonilico di un'aldeide deve trovarsi sempre all'estremità di una catena di carbonio, gli viene sempre assegnata la posizione #1 nella numerazione e non è necessario includerla nel nome. Esistono diversi composti carbonilici semplici con nomi comuni che sono mantenuti dalla IUPAC. Esiste anche un metodo comune per nominare le aldeidi, che utilizza i nomi comuni della catena genitore (simili a quelli usati per gli acidi carbossilici) e aggiunge il suffisso '''–aldeide'''. Nei nomi comuni, gli atomi di carbonio vicini al gruppo carbonilico sono spesso designati con lettere greche: l'atomo adiacente alla funzione carbonilica è '''alfa (α)''', il successivo è '''beta (β)''' e così via.[[File:Skeletal_structure_of_pentanal_with_alpha_2C_beta_2C_gamma_2C_and_delta_carbons_labeled.svg|centro|193x193px|Struttura scheletrica di pentanale con δ, γ, ß e α carboni etichettati]] Se il gruppo aldeidico (<chem>-CHO</chem>) è legato a un anello, si aggiunge il suffisso '''–carbaldeide''' al nome dell'anello. Il carbonio a cui questo gruppo è legato riceve il numero di posizione #1 nella numerazione dell'anello. ==== Riepilogo delle Regole di Nomenclatura per le Aldeidi ==== * Le aldeidi prendono il nome dalle loro catene alcaniche genitrici. La '''-o''' finale del nome dell'alcano viene rimossa e sostituita con '''<chem>-ale</chem>'''. * Al gruppo funzionale aldeidico viene assegnata la posizione di numerazione #1, e questo numero non è incluso nel nome. * Per il nome comune, si parte dal nome comune della catena genitore e si aggiunge il suffisso '''-aldeide'''. Le posizioni dei sostituenti sono indicate con lettere greche. * Quando il gruppo funzionale <chem>-CHO</chem> è legato a un anello, si aggiunge il suffisso '''<chem>-carbaldeide</chem>''' e il carbonio a cui è legato quel gruppo è C1. '''I nomi del sistema IUPAC sono riportati in alto, mentre il nome comune è riportato in basso tra parentesi.''' {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_methanal_(formaldehyde).svg|centro|Skeletal structure of methanal (formaldehyde)]]metanale (formaldeide) |[[File:Skeletal_structure_of_ethanal_(acetaldehyde).svg|centro|Skeletal structure of ethanal (acetaldehyde)]]etanale (acetaldeide) |- |[[File:Skeletal_structure_of_pentanal_(valeraldehyde).svg|centro|Skeletal structure of pentanal (valeraldehyde)]]pentanale (valeraldeide) |[[File:Skeletal_structure_of_2-chloropentanal_(alpha-chlorovaleraldehyde).svg|centro|Skeletal structure of 2-chloropentanal (alpha-chlorovaleraldehyde)]]2-cloropentanale (⍺-clorovaleraldeide) |- |[[File:Skeletal_structure_of_butanal_(butyraldehyde).svg|centro|Skeletal structure of butanal (butyraldehyde)]]butanale (butirraldeide) |[[File:Skeletal_structure_of_3-methylbutanal_(isovaleroaldehyde).svg|centro|Skeletal structure of 3-methylbutanal (isovaleroaldehyde)]]3-metilbutanale (isovaleraldeide) |- |[[File:Skeletal_structure_of_cyclohexanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of cyclohexanecarbaldehyde]]cicloesanocarbaldeide |[[File:Skeletal_structure_of_3-methylcyclohexanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of 3-methylcyclohexanecarbaldehyde]]3-metilcicloesancarbaldeide |- |[[File:Skeletal_structure_of_3%25_2C3-dibromocyclopentanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of 3% 2C3-dibromocyclopentanecarbaldehyde]]3,3-dibromociclopentanocarbaldeide |[[File:Skeletal_structure_of_trans-2-methylcyclopentanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of trans-2-methylcyclopentanecarbaldehyde|101x101px]]''trans'' -2-metilciclopentanocarbaldeide |} === Nomenclatura dei Chetoni === Il sistema di nomenclatura IUPAC assegna ai chetoni un suffisso caratteristico '''<chem>-one</chem>'''. Una funzione carbonilica chetonica può trovarsi in qualsiasi punto di una catena o di un anello, e la sua posizione è solitamente indicata da un numero. La numerazione della catena inizia normalmente dall'estremità più vicina al gruppo carbonilico. Chetoni molto semplici, come il propanone e il feniletanone, non richiedono un numero di posizione, poiché esiste un solo sito possibile per la funzione chetonica. I nomi comuni per i chetoni si formano nominando entrambi i gruppi alchilici legati al carbonile e aggiungendo il suffisso '''-chetone'''. I gruppi alchilici sono elencati in ordine alfabetico. ==== Riepilogo delle Regole di Nomenclatura per i Chetoni ==== * I chetoni prendono il nome dalle loro catene alcaniche genitrici. La desinenza '''-o''' viene rimossa e sostituita con '''<chem>-one</chem>'''. * Il nome comune si ottiene elencando i gruppi sostituenti in ordine alfabetico + '''chetone'''. * Alcuni chetoni semplici sono noti con i loro nomi comuni, come il '''propanone''', comunemente chiamato '''acetone'''. {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_propanone_(acetone).svg|centro|Skeletal structure of propanone (acetone)]]propanone (acetone) |[[File:Skeletal_structure_of_acetophenone_(methyl_phenyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of acetophenone (methyl phenyl ketone)]]acetofenone (metil fenil chetone) |[[File:Skeletal_structure_of_benzophenone_(diphenylketone).svg|centro|Skeletal structure of benzophenone (diphenylketone)]]benzofenone (difenilchetone) |- |[[File:Skeletal_structure_of_2-pentanone_(methyl_propyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of 2-pentanone (methyl propyl ketone)]]2-pentanone (metilpropilchetone) |[[File:Skeletal_structure_of_3-methyl-2-butanone_(methyl_isopropyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of 3-methyl-2-butanone (methyl isopropyl ketone)]]3-metil-2-butanone (metilisopropilchetone) |[[File:Skeletal_structure_of_3-hexanone_(ethyl_propyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of 3-hexanone (ethyl propyl ketone)]]3-esanone (etil propil chetone) |} === Nomenclatura di Aldeidi e Chetoni nella Stessa Molecola === Come per molte molecole con due o più gruppi funzionali, a uno viene data la priorità mentre l'altro viene nominato come sostituente. Poiché le aldeidi hanno una priorità maggiore rispetto ai chetoni, le molecole che contengono entrambi i gruppi funzionali sono nominate come aldeidi e il chetone è nominato come sostituente '''"osso"''' (<chem>oxo-</chem>). Non è necessario assegnare un numero di posizione al gruppo funzionale aldeidico, ma di solito è necessario assegnarlo al chetone. Esempio 19.1.3<gallery mode="packed" heights="100"> File:Skeletal structure of 4-oxopentanal.svg|Ossopentanale-4 File:Skeletal structure of 3,4-dioxopentanal.svg|Diossopentanale-3,4 File:Skeletal structure of 2-methyl-3-oxo-butanal.svg|Metile-2-ossobutanale-3 </gallery> === Nomenclatura di Dialdeidi e Dichetoni === Per le '''dialdeidi''', i numeri di posizione per entrambi i carbonili sono omessi perché ci si aspetta che i gruppi funzionali aldeidici occupino le estremità della catena genitore. La desinenza '''<chem>–diale</chem>''' viene aggiunta alla fine del nome della catena. Esempio 19.1.4<gallery mode="packed" heights="80"> File:Skeletal structure of pentanedial.svg|Pentanadiale File:Skeletal structure of butanedial.svg|Butanediale </gallery>Per i '''dichetoni''', entrambi i carbonili richiedono un numero di posizione. La desinenza '''<chem>-dione</chem>''' viene aggiunta alla fine del nome della catena.<gallery mode="packed" heights="80"> File:Acetyloaceton.svg|Pentanedione-2,4 File:Skeletal structure of 2,3-hexanedione.svg|Esanedione-2,3 </gallery> === Nomenclatura di Chetoni Ciclici e Dichetoni === Nei chetoni ciclici, al gruppo carbonilico viene assegnata la posizione #1, e questo numero non è incluso nel nome, a meno che non sia presente più di un gruppo carbonilico. Il resto dell'anello è numerato per dare ai sostituenti i numeri di posizione più bassi possibili. Si include il prefisso '''ciclo''' prima del nome della catena per indicare la struttura ad anello. La desinenza '''-o''' viene sostituita con '''<chem>–one</chem>'''. Nei cicloalcani che contengono due chetoni, entrambi i carbonili devono ricevere un numero di posizione. Inoltre, la '''-o''' finale non viene rimossa, ma si aggiunge il suffisso '''<chem>–dione</chem>'''. Esempio 19.1.6 {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_cyclopentanone.svg|centro|Skeletal structure of cyclopentanone]]ciclopentanone |[[File:Skeletal_structure_of_2-bromocyclopentanone.svg|centro|Skeletal structure of 2-bromocyclopentanone]]2-bromociclopentanone |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxycyclohexanone.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxycyclohexanone]]4-idrossicicloesanone |- |[[File:Skeletal_structure_of_2-bromo-5-methylcyclohexanone.svg|centro|Skeletal structure of 2-bromo-5-methylcyclohexanone]]2-bromo-5-metilcicloesanone |[[File:Skeletal_structure_of_1%25_2C4-cyclohexanedione.svg|centro|Skeletal structure of 1% 2C4-cyclohexanedione]]1,4-cicloesandione |[[File:Skeletal_structure_of_1%25_2C2-cyclopentanedione.svg|centro|Skeletal structure of 1% 2C2-cyclopentanedione]]1,2-ciclopentanedione |} === Nomenclatura di Carbonili e Idrossili nella Stessa Molecola === Quando un'aldeide o un chetone è presente in una molecola che contiene anche un gruppo funzionale alcolico, il sistema IUPAC dà la priorità al '''carbonile'''. Ciò significa che al carbonile viene assegnato il numero di posizione più basso possibile e si include il suffisso appropriato. In questo caso, il gruppo <chem>-OH</chem> è nominato come un sostituente '''idrossi''' (<chem>hydroxy-</chem>). Esempio 19.1.7 {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxybutanal.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxybutanal]]4-idrossibutanale |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxy-3-methylbutanal.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxy-3-methylbutanal]]4-idrossi-3-metilbutanale |- |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxy-2-butanone.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxy-2-butanone]]4-idrossi-2-butanone |[[File:Skeletal_structure_of_1,5-dihydroxy-3-pentanone.svg|centro|Skeletal structure of 1,5-dihydroxy-3-pentanone]]1,5-diidrossi-3-pentanone |} === Nomenclatura di Carbonili e Alcheni nella Stessa Molecola === Quando un'aldeide o un chetone è presente in una molecola che contiene anche un gruppo funzionale alchenico, il sistema IUPAC dà la priorità al '''carbonile'''. Ciò significa che al carbonile viene assegnato il numero di posizione più basso possibile. Quando i carbonili sono presenti insieme a un alchene, si segue il seguente ordine: '''(Numero posizione alchene) - (Prefisso catena carboniosa più lunga senza desinenza -ano) - (desinenza <chem>-en-</chem> per indicare l'alchene) - (numero posizione carbonile se è un chetone) - (desinenza <chem>-one</chem> o <chem>-ale</chem>)''' Ricorda che il carbonile ha la priorità, quindi deve ricevere il numero di posizione più basso. È anche necessario includere la nomenclatura cis/trans o E/Z per l'alchene, se necessario. Esempio 19.1.8 {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_4-penten-2-one.svg|centro|Skeletal structure of 4-penten-2-one]]4-penten-2-uno |[[File:Skeletal_structure_of_trans-3-pentenal.svg|centro|Skeletal structure of trans-3-pentenal]]''trans'' -3-pentenale |- |[[File:Skeletal_structure_of_(E)-3-methyl-3-pentenal.svg|centro|Skeletal structure of (E)-3-methyl-3-pentenal]]( ''E'' )-3-metil-3-pentenale |[[File:Skeletal_structure_of_(Z)-5-bromo-4-hexen-3-one.svg|centro|Skeletal structure of (Z)-5-bromo-4-hexen-3-one]]( ''Z'' )-5-bromo-4-esen-3-one |} === Esercizi di ricapitolazione sulla nomenclatura IUPAC === Risolvi i seguenti 15 esercizi applicando esclusivamente le regole di nomenclatura ufficiale IUPAC spiegate nel testo. Ogni punto contiene una richiesta su una molecola differente. ==== Esercizio 1 (Aldeidi e chetoni lineari semplici) ==== * '''1.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente composto a catena lineare: CH₃-CH₂-CH₂-CHO * '''2.''' Assegna il nome IUPAC a questo chetone lineare: CH₃-CO-CH₂-CH₂-CH₃ * '''3.''' Scrivi il nome IUPAC del chetone lineare più semplice in assoluto (a 3 atomi di carbonio). ==== Esercizio 2 (Catene ramificate) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide con una ramificazione: CH₃-CH(CH₃)-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo chetone ramificato: CH₃-CH(CH₃)-CO-CH₂-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla seguente struttura: CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CHO ==== Esercizio 3 (Sostituenti multipli e quaternari) ==== * '''1.''' Scrivi il nome IUPAC di questa aldeide con due ramificazioni sullo stesso carbonio: CH₃-C(CH₃)₂-CH₂-CHO * '''2.''' Assegna il nome IUPAC al seguente chetone altamente sostituito: CH₃-CH(CH₃)-CO-CH(CH₃)-CH₃ * '''3.''' Scrivi il nome IUPAC della molecola: CH₃-CH₂-C(CH₃)₂-CHO ==== Esercizio 4 (Chetoni ciclici) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 6 carboni saturo che contiene un gruppo carbonilico (=O). * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di un anello a 5 carboni saturo con un gruppo carbonilico (=O). * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 4 carboni saturo con un gruppo carbonilico (=O). ==== Esercizio 5 (Chetoni ciclici sostituiti) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a un anello esagonale saturo che ha il gruppo =O sul carbonio 1 e un gruppo metilico (–CH₃) sul carbonio 2. * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di un anello pentagonale saturo con il gruppo =O sul carbonio 1 e un gruppo etilico (–CH₂CH₃) sul carbonio 3. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello esagonale saturo con il gruppo =O sul carbonio 1 e due gruppi metilici sul carbonio 4. ==== Esercizio 6 (Composti insaturi - Doppi legami) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide contenente un legame alchenico: CH₂=CH-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente chetone insaturo: CH₃-CH=CH-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH₂-CH=CH-CHO ==== Esercizio 7 (Composti insaturi - Tripli legami) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide contenente un legame alchinico: HC$\equiv$C-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente chetone con un triplo legame: CH₃-C$\equiv$C-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: HC$\equiv$C-CH₂-CO-CH₃ ==== Esercizio 8 (Molecole policarboniliche - Dialdeidi) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC alla seguente dialdeide a 4 carboni: CHO-CH₂-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questa dialdeide a 3 carboni: CHO-CH₂-CHO * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla dialdeide lineare a 2 carboni: CHO-CHO ==== Esercizio 9 (Molecole policarboniliche - Dichetoni) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questo dichetone lineare lineare: CH₃-CO-CO-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente dichetone simmetrico: CH₃-CO-CH₂-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH₂-CO-CO-CH₃ ==== Esercizio 10 (Aldeidi legate direttamente a un anello) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC sistematico ufficiale (usando il corretto suffisso per gli anelli) alla benzaldeide: un anello benzenico legato a un gruppo -CHO. * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di un anello a 6 carboni saturo (cicloesano) legato direttamente a un gruppo -CHO. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 5 carboni saturo (ciclofontano) legato direttamente a un gruppo -CHO. ==== Esercizio 11 (Chetoni aromatici) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC sistematico (considerando l'anello come sostituente) alla molecola formata da un benzene legato a un gruppo -CO-CH₃. * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del chetone formato da un anello benzenico legato a un gruppo -CO-CH₂-CH₃. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC al chetone simmetrico formato da due anelli benzenici legati direttamente ai due lati di un singolo gruppo carbonilico (C=O). ==== Esercizio 12 (Composti a priorità mista - Prefisso Osso) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa molecola in cui il gruppo aldeidico ha priorità sul chetone: CH₃-CO-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo composto oxo-sostituito: CH₃-CH₂-CO-CH₂-CHO * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CHO-CH₂-CH₂-CO-CH₂-CH₃ ==== Esercizio 13 (Presenza di gruppi idrossilici -OH) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa idrossialdeide: CH₃-CH(OH)-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo idrossichetone: CH₃-CH(OH)-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH₂-CH(OH)-CH₂-CHO ==== Esercizio 14 (Presenza di alogeni) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide clorurata: CH₃-CH(Cl)-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo chetone bromurato: CH₃-CO-CH(Br)-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH(F)-CH₂-CH₂-CHO ==== Esercizio 15 (Sistemi misti complessi) ==== * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa molecola che contiene sia un sostitutente alchilico sia un alogeno: CH₃-CH(CH₃)-CH(Cl)-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo composto ciclico aromatico sostituito: un anello benzenico che ha un gruppo -CHO sul carbonio 1 e un gruppo -OH sul carbonio 4. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola lineare: CH₃-CH(CH₃)-CH(OH)-CO-CH₃ === Soluzioni degli esercizi === <div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:100%; overflow:auto;"> '''Clicca su "espandi" per vedere le risposte corrette espresse esclusivamente secondo la nomenclatura IUPAC.''' <div class="mw-collapsible-content"> * '''Esercizio 1:''' ** '''1.''' Butanale ** '''2.''' Pentan-2-one ** '''3.''' Propanone * '''Esercizio 2:''' ** '''1.''' 3-metilbutanale ** '''2.''' 2-metilpentan-3-one ** '''3.''' 3-metilpentanale * '''Esercizio 3:''' ** '''1.''' 3,3-dimetilbutanale ** '''2.''' 2,4-dimetilpentan-3-one ** '''3.''' 3,3-dimetilpentanale * '''Esercizio 4:''' ** '''1.''' Cicloesanone ** '''2.''' Ciclopentanone ** '''3.''' Ciclobutanone * '''Esercizio 5:''' ** '''1.''' 2-metilcicloesanone ** '''2.''' 3-etilciclopentanone ** '''3.''' 4,4-dimetilcicloesanone * '''Esercizio 6:''' ** '''1.''' But-3-enal (accettato anche 3-butenale) ** '''2.''' Pent-3-en-2-one (accettato anche 3-penten-2-one) ** '''3.''' Pent-2-enal (accettato anche 2-pentenale) * '''Esercizio 7:''' ** '''1.''' But-3-inal (accettato anche 3-butinale) ** '''2.''' Pent-3-in-2-one (accettato anche 3-pentin-2-one) ** '''3.''' Pent-4-in-2-one (accettato anche 4-pentin-2-one) * '''Esercizio 8:''' ** '''1.''' Butandiale ** '''2.''' Propandiale ** '''3.''' Etandiale * '''Esercizio 9:''' ** '''1.''' Butandione (o butan-2,3-dione) ** '''2.''' Pentan-2,4-dione ** '''3.''' Pentan-2,3-dione * '''Esercizio 10:''' ** '''1.''' Benzenecarbaldeide ** '''2.''' Cicloesanecarbaldeide ** '''3.''' Ciclopentanecarbaldeide * '''Esercizio 11:''' ** '''1.''' 1-feniletanone ** '''2.''' 1-fenilpropan-1-one ** '''3.''' Difenilmethanone * '''Esercizio 12:''' ** '''1.''' 3-ossobutanale ** '''2.''' 3-ossopentanale ** '''3.''' 4-ossoesanale * '''Esercizio 13:''' ** '''1.''' 3-idrossibutanale ** '''2.''' 3-idrossibutand-2-one ** '''3.''' 3-idrossipentanale * '''Esercizio 14:''' ** '''1.''' 3-clorobutanale ** '''2.''' 3-bromobutan-2-one ** '''3.''' 4-fluoropentanale * '''Esercizio 15:''' ** '''1.''' 2-cloro-3-metilbutanale ** '''2.''' 4-idrossibenzenecarbaldeide ** '''3.''' 4-idrossi-3-metilpentan-2-one </div> </div> == Preparazione di aldeidi e chetoni == Aldeidi e chetoni possono essere preparati utilizzando un'ampia varietà di reazioni. Qui vengono illustrate solo le principali. === Formazione di Aldeidi === ==== Ossidazione di Alcoli Primari ==== '''Piridinio Clorocromato (PCC)''' Il PCC è una versione più blanda dell'acido cromico. Il PCC ossida gli alcoli di un gradino sulla scala di ossidazione, passando da alcoli primari ad aldeidi e da alcoli secondari a chetoni. A differenza dell'acido cromico, il PCC non ossida le aldeidi ad acidi carbossilici. [[File:Generic_reaction_of_primary_alcohol_with_PCC_in_CH2Cl2.svg|alt=Generic reaction of primary alcohol with PCC in CH2Cl2|centro|495x495px]] ''Esempio di ossidazione di un alcol primario ad aldeide'' [[File:Example_oxidation_of_a_primary_alcohol_to_an_aldehyde.svg|alt=Example oxidation of a primary alcohol to an aldehyde|centro|447x447px]] '''Dess-Martin Periodinane (DMP)''' Il PCC sta venendo sostituito nei laboratori dal Dess-Martin periodinano (DMP), che presenta diversi vantaggi pratici, come rese più elevate e condizioni di reazione meno rigorose. Similmente al PCC, ossida gli alcoli primari ad aldeidi senza proseguire l'ossidazione fino ad acido carbossilico. [[File:Generic_reaction_of_primary_alcohol_with_DMP_in_CH2Cl2.svg|alt=Generic reaction of primary alcohol with DMP in CH2Cl2|centro|437x437px]] ''Esempio di ossidazione di un alcol a chetone usando il DMP'' [[File:Example_oxidation_of_an_alcohol_to_a_ketone_using_DMP.svg|alt=Example oxidation of an alcohol to a ketone using DMP|centro|310x310px]] === Formazione di Chetoni === ==== Ossidazione di Alcoli Secondari (Sezione 17.7) ==== L'ossidazione di alcoli secondari a chetoni utilizza tipicamente il '''reattivo di Jones''' (<chem>CrO3</chem> in <chem>H2SO4</chem>), ma possono essere utilizzati molti altri agenti ossidanti. [[File:Oxidation_of_2o_Alcohols_to_form_Ketones.svg|alt=Oxidation of 2o Alcohols to form Ketones|centro|334x334px]] ''Esempio di ossidazione di un alcol secondario a chetone'' [[File:Example_oxidation_of_a_secondary_alcohol_to_a_ketone.svg|alt=Example oxidation of a secondary alcohol to a ketone|centro|443x443px]] ==== Idratazione di Alchini (Sezione 9.4) ==== L'addizione Markovnikov di un gruppo ossidrilico a un alchino, seguita da tautomerizzazione, forma un chetone. [[File:Hydration_of_Alkynes_to_form_Ketones.svg|alt=Hydration of Alkynes to form Ketones|centro|464x464px]] ''Esempio della reazione di un alchino con <chem>Hg^2+</chem>, <chem>H2O</chem>, e <chem>H2SO4</chem> per dare un chetone'' [[File:Example_reaction_of_an_alkyne_with_Hg2+,_H2O,_and_H2SO4_to_give_a_ketone.svg|alt=Example reaction of an alkyne with Hg2+, H2O, and H2SO4 to give a ketone|centro|357x357px]] == Ossidazione di aldeidi e chetoni == === Perché aldeidi e chetoni si comportano in modo diverso? === Le ''aldeidi'' hanno un '''protone attaccato al carbonio carbonilico''' che può essere ''estratto'', consentendo loro di essere facilmente ossidate per formare '''acidi carbossilici'''. La mancanza di questo idrogeno rende i chetoni generalmente inerti a questi ossidazione. Tuttavia, i ''chetoni'' possono essere ''ossidati'', ma solo in '''condizioni estreme'''. [[File:Kekule_structure_of_aldehyde_and_ketone.svg|alt=struttura di kekule di un aldeide e di un chetone|centro|240x240px]] Una distinzione significativa tra aldeidi e chetoni risiede nella loro '''suscettibilità a''' '''ossidazione''', con le aldeidi che si ossidano più facilmente dei chetoni. Uno dei metodi classici per identificare le aldeidi in laboratorio è l'uso del '''reattivo di Tollens''', costituito da ''ioni argento'' ''(I)'' ''disciolti in ammoniaca diluita''. Quando un'aldeide è presente, subisce ossidazione, causando la riduzione degli ioni argento (I) ad argento metallico. Il risultato è la deposizione di argento sulla superficie della provetta, formando un '''''rivestimento riflettente simile a uno specchio'''''. Questa reazione è comunemente chiamata '''"test dello specchio d'argento"''' e rappresenta un metodo affidabile per distinguere le aldeidi dai chetoni. I chetoni, al contrario, non reagiscono con il reattivo di Tollens, rendendo questo test specifico per le aldeidi. [[File:Test di tollens.png|centro|205x205px|Test di Tollens per un'aldeide. Il lato sinistro è positivo (specchio d'argento) e il lato destro è negativo.]] [[File:Oxidation of hexanal to form hexanoic acid using Tollens Reagent.svg|centro|Ossidazione di esanale per formare acido esanoico usando il reagente di Tollens|631x631px]] === Ossidazione di aldeidi === Esiste un'ampia varietà di reagenti che possono causare l'<nowiki/>''ossidazione'' ''di aldeidi ad '''acidi carbossilici'''''. Il reagente più comune per questa conversione è CrO₃ in ''acido acquoso'', chiamato anche '''reagente di Jones'''. Questa reazione generalmente dà buone rese a temperatura ambiente (25°C). [[File:Oxidation of hexanal to form hexanoic acid using Jones Reagent.svg|centro|529x529px|Ossidazione di esanale per formare acido esanoico utilizzando il reagente Jones]] ==== Meccanismo ==== L'ossidazione delle aldeidi avviene attraverso l''''addizione nucleofila reversibile''' di acqua al carbonile per formare un '''''gruppo gem-diolo funzionale'''''. Uno dei ''gruppi OH'' del ''gem'' -diolo viene ossidato per creare un carbonile (C=O), formando così un acido carbossilico. [[File:'ossidazione aldeide con addizione nucleofila reversibile di acqua al carbonile per formare un gruppo gem-diolo funzionale.svg|centro|522x522px|Ossidazione aldeide con addizione nucleofila reversibile di acqua al carbonile per formare un gruppo gem-diolo funzionale]] === Ossidazione di chetoni e ossidazione Baeyer-Villiger === Poiché i chetoni non hanno un atomo di idrogeno attaccato al loro carbonile, sono ''resistenti a'' ''ossidazione''. Solo agenti ossidanti molto forti come la soluzione di manganato di potassio(VII), il permanganato di potassio ossidano i chetoni. Tuttavia, questo tipo di potente ossidazione avviene con la '''scissione''', rompendo i legami carbonio-carbonio e formando due acidi carbossilici. A causa della sua natura distruttiva, questa reazione è raramente utilizzata. [[File:Oxidation_of_cyclopentanone_to_form_pentanedioic_acid.svg|alt=Ossidazione del ciclopentanone per formare acido pentandioico|centro|472x472px]] == Reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni == === Addizione Nucleofila a un Carbonile === Le reazioni più importanti che coinvolgono i gruppi carbonilici hanno tipicamente un'addizione nucleofila come parte del loro meccanismo. Il meccanismo generico per l'addizione nucleofila di un nucleofilo carico negativamente a un carbonile è mostrato di seguito. ==== Primo Stadio ==== Nel primo stadio del meccanismo, il nucleofilo forma un legame con l'atomo di carbonio elettrofilo del <chem>C=O</chem>. Ciò causa la reibridazione del carbonio carbonilico da <chem>sp^2</chem> a <chem>sp^3</chem>. Queste reazioni si differenziano dalle reazioni di sostituzione nucleofila poiché né le aldeidi né i chetoni hanno un gruppo uscente. Invece, gli elettroni del legame pi vengono spinti verso l'atomo di ossigeno elettronegativo, formando un '''intermedio tetraedrico alcossido'''. [[File:Nucleophilic_Addition_to_a_Carbonyl.svg|alt=Nucleophilic Addition to a Carbonyl|centro|331x331px]] ==== Secondo Stadio ==== Nel secondo stadio del meccanismo, l'alcossido viene protonato dall'aggiunta di un acido per formare un alcol. [[File:Mechanism_for_protonation_of_the_tetrahedral_alkoxide_intermediate_to_give_an_alcohol.svg|alt=Mechanism for protonation of the tetrahedral alkoxide intermediate to give an alcohol|centro|341x341px]] ==== Stereochimica dell'Addizione Nucleofila a un Carbonile ==== Quando i due gruppi adiacenti a un carbonile non sono uguali, possiamo distinguere tra le facce '''"re"''' e '''"si"''' della struttura planare. Il concetto che un gruppo trigonale planare abbia due facce distinte entra in gioco quando consideriamo l'esito stereochimico di una reazione di addizione nucleofila. Durante la reazione, l'ibridazione del carbonio carbonilico cambia da <chem>sp^2</chem> a <chem>sp^3</chem>, il che significa che la geometria del legame passa da trigonale planare a tetraedrica. Se i due gruppi R non sono equivalenti, con l'addizione del nucleofilo si crea un '''centro chirale'''. La configurazione del nuovo centro chirale dipende da quale lato del piano carbonilico il nucleofilo attacca. Reazioni di questo tipo spesso portano a una '''miscela racemica''' 50:50 di stereoisomeri, ma è anche possibile che uno stereoisomero sia più abbondante, a seconda della struttura dei reagenti e delle condizioni di reazione. [[File:Illustration_of_attack_at_Si_and_Re_face_of_carbonyl_to_give_a_set_of_enantiomeric_products.svg|alt=Illustration of attack at Si and Re face of carbonyl to give a set of enantiomeric products|centro|633x633px]] ==== Addizione Nucleofila di un Nucleofilo Neutro ==== Anche i nucleofili neutri possono subire un'addizione nucleofila ai carbonili. Il meccanismo è leggermente diverso rispetto a un nucleofilo carico negativamente. La presenza di un atomo di idrogeno aggiuntivo nel nucleofilo consente la completa rimozione dell'ossigeno carbonilico come acqua e la formazione di un legame <chem>C=Nu</chem>. [[File:Mechanism_for_addition_of_a_neutral_nucleophile_to_a_carbonyl.svg|alt=Mechanism for addition of a neutral nucleophile to a carbonyl|centro|567x567px]] === Reattività Relativa di Aldeidi e Chetoni all'Addizione Nucleofila === In generale, le aldeidi sono più reattive dei chetoni per due ragioni principali: fattori elettronici e fattori sterici. ==== 1. Fattori Elettronici ==== Le aldeidi sono più reattive perché hanno una maggiore polarizzazione del legame carbonilico. Il '''carbocatione primario''' che si forma nella struttura di risonanza polarizzante di un'aldeide è meno stabile e quindi più reattivo del '''carbocatione secondario''' che si forma in una struttura di risonanza simile di un chetone. La differenza di stabilità è dovuta al gruppo alchilico extra presente nel chetone, che stabilizza i carbocationi per '''induzione e per fattori sterici (ingombro).''' [[File:Resonance_structure_of_more_reactive_aldehyde_(primary_carbocation%25_2C_less_stable)_and_less_reactive_ketone_(secondary_carbocation%25_2C_less_reactive).svg|alt=Resonance structure of more reactive aldehyde (primary carbocation% 2C less stable) and less reactive ketone (secondary carbocation% 2C less reactive)|centro|352x352px]] Infatti, la reattività di un carbonile verso l'addizione nucleofila diminuisce con l'aumentare dell'ingombro dei sostituenti al carbonile, come si vede nella seguente serie:[[File:Reactivity_series_of_carbonyls_to_nucleophilic_substitution.svg|alt=Reactivity series of carbonyls to nucleophilic substitution|centro|388x388px]] '''Formaldeide (più reattiva) > Aldeidi > Chetoni (meno reattivi)''' == Addizione nucleofila di acqua - Idratazione == È stato dimostrato che l'acqua, in '''presenza di un acido o di una base''', si addiziona rapidamente al '''gruppo carbonilico''' di aldeidi e chetoni, stabilendo un equilibrio reversibile con un '''idrato''' (noto anche come '''diolo geminale''', '''gem-diolo''' o 1,1-diolo). Il termine idrato implica l'addizione di acqua. Il termine geminale o l'abbreviazione ''gem'' derivano dalla parola latina per gemello, ''geminus''. [[File:Conversion_of_aldehyde_or_ketone_to_diol_can_be_catalyzed_by_acid_or_base.svg|centro|Conversion of aldehyde or ketone to diol can be catalyzed by acid or base|337x337px]] === Idratazione Catalizzata da Acidi o Basi === L'addizione nucleofila di acqua a un carbonile per formare un idrato è solitamente lenta in condizioni neutre (pH = 7). La velocità può essere notevolmente aumentata tramite l'aggiunta di un acido o di una base come catalizzatore. L'aggiunta di un acido o di una base cambia il meccanismo e promuove l'addizione. * Le '''condizioni basiche''' accelerano la reazione perché lo ione idrossido (<chem>OH-</chem>) è un nucleofilo migliore dell'acqua. * Le '''condizioni acide''' accelerano la reazione perché il carbonile viene protonato. La protonazione aumenta la polarità del legame carbonilico, il che incrementa la carica parziale positiva sul carbonio, rendendolo più elettrofilo. * [[File:Resonance_structures_of_protonated_ketone.svg|centro|Resonance structures of protonated ketone|368x368px]] ==== Prevedere il Prodotto di un'Idratazione ==== Complessivamente, il doppio legame <chem>C=O</chem> del carbonile nel materiale di partenza viene rimosso e sostituito da due legami singoli, entrambi attaccati al carbonio carbonilico originale. Entrambi questi legami singoli sono legati a gruppi <chem>-OH</chem> nel prodotto. [[File:Breakdown_of_bonds_formed_and_broken_in_conversion_of_aldehyde_or_ketone_to_hydrate.svg|centro|Breakdown of bonds formed and broken in conversion of aldehyde or ketone to hydrate|617x617px]] ''Esempio 19.5.1'' [[File:Acid-catalyzed_conversion_of_cyclopentanone_to_cyclopentane-1%25_2C1-diol.svg|centro|Acid-catalyzed conversion of cyclopentanone to cyclopentane-1% 2C1-diol|285x285px]] [[File:Base-catalyzed_conversion_of_acetaldehyde_to_ethane-1%25_2C1-diol.svg|centro|Base-catalyzed conversion of acetaldehyde to ethane-1% 2C1-diol|355x355px]] === Meccanismo dell'Idratazione Catalizzata da Acidi o Basi === ==== Formazione dell'Idrato in Condizioni Basiche ==== '''Stadio 1:''' L''''ione idrossido''', un nucleofilo più forte dell'acqua, attacca il carbonio carbonilico elettrofilo. Questo spinge i due elettroni del legame pi sull'ossigeno elettronegativo, formando un intermedio '''ione alcossido'''. [[File:Gem-diol_basic_formation_mechanism_step_1.svg|centro|Gem-diol basic formation mechanism step 1|250x250px]]'''Stadio 2:''' L'acqua agisce come un acido e protona lo ione alcossido per formare un idrato neutro, rigenerando allo stesso tempo lo ione idrossido. Il fatto che l'idrossido non venga consumato durante la reazione è coerente con il suo ruolo di '''catalizzatore'''.[[File:Gem-diol_basic_formation_mechansim_step_2.svg|centro|Gem-diol basic formation mechansim step 2|326x326px]] ==== Formazione dell'Idrato in Condizioni Acide ==== # '''Stadio 1:''' Lo '''ione idronio''' (<chem>H3O+</chem>) protona l'ossigeno carbonilico, rendendo così il carbonio carbonilico più elettrofilo. Dopo la protonazione, l'ossigeno diventa carico positivamente.[[File:Gem-diol_acidic_formation_mechansim_step_1.svg|centro|Gem-diol acidic formation mechansim step 1|349x349px]] # '''Stadio 2:''' In condizioni acide, la specie più nucleofila è l'acqua. L'acqua forma un legame singolo con il carbonio elettrofilo. Questo spinge i due elettroni del legame pi del carbonile sull'ossigeno. L'ossigeno del carbonile diventa neutro, mentre l'ossigeno della molecola d'acqua nucleofila diventa carico positivamente.[[File:Gem-diol_acidic_formation_mechansim_step_2.svg|centro|Gem-diol acidic formation mechansim step 2|250x250px]] # '''Stadio 3:''' Un'altra molecola d'acqua agisce come base e deprotona l'intermedio per produrre l'idrato neutro, rigenerando allo stesso tempo lo ione idronio. Il fatto che l'idronio non venga consumato è coerente con il suo ruolo di '''catalizzatore'''.[[File:Gem-diol_acidic_formation_mechansim_step_3.svg|centro|Gem-diol acidic formation mechansim step 3|378x378px]] == Addizione nucleofila di alcoli - Formazione di acetali == Nella sezione precedente è stato dimostrato che l'acqua si aggiunge rapidamente alla funzione carbonilica delle aldeidi e dei chetoni per formare dioli geminali. In una reazione simile, un equivalente di un alcool, <u>in presenza di un catalizzatore acido</u>, si aggiunge in modo reversibile alle aldeidi e ai chetoni per formare un '''idrossietere''' chiamato '''emiacetale''' (R2COHOR') (emi, dal greco, metà). Questa reazione può continuare aggiungendo un altro equivalente di alcool per formare un '''dietere''' chiamato '''acetale''' R2C(OR')2. <u>Gli emiacetali e gli acetali sono gruppi funzionali importanti perché compaiono nelle strutture di molti zuccheri</u>. Durante questa reazione è necessario utilizzare un catalizzatore acido perché gli alcoli sono nucleofili deboli e si aggiungerebbero molto lentamente in condizioni neutre. In condizioni acide, l'ossigeno del carbonile viene protonato, aumentando l'elettrofilia del carbonio carbonilico e accelerando la reazione. [[File:Under_acidic_conditions,_the_oxygen_of_the_carbonyl_becomes_protonated.png|centro|Under acidic conditions, the oxygen of the carbonyl becomes protonated|292x292px]] Inoltre, è comune rimuovere attivamente l'acqua creata con la formazione di un acetale utilizzando setacci molecolari o una trappola di Dean-Stark. Questo passaggio è importante, poiché la formazione dell'acetale è reversibile e la rimozione dell'acqua spinge l'equilibrio verso destra secondo il principio di Le Chatelier. Infatti, una volta ottenuti emiacetali o acetali puri, questi possono essere idrolizzati nuovamente nei loro componenti di partenza mediante trattamento con acido acquoso e un eccesso di acqua. === Formazione di Emiacetali === [[File:Hemi_acetal_formation_general_reaction.svg|centro|Hemi acetal formation general reaction|373x373px]] ''Esempio 19.10.1: Formazione di un Emiacetale'' [[File:Formation_of_a_Hemiacetal_Example_19.10.1.svg|centro|Formation of a Hemiacetal Example 19.10.1|349x349px]] ''Esempio 19.10.2: Idrolisi di un Emiacetale che Ritorna al Chetone'' [[File:Formation_of_a_Hemiacetal_Example_19.19%25_2C2.svg|centro|Formation of a Hemiacetal Example 19.19% 2C2|531x531px]] === Formazione di Acetali === Gli acetali sono derivati geminal-dieteri di aldeidi o chetoni, formati dalla reazione con due equivalenti (o una quantità in eccesso) di un alcol e l'eliminazione di acqua. I derivati dei chetoni di questo tipo un tempo erano chiamati ''chetali'', ma l'uso moderno ha abbandonato tale termine. È importante notare che un emiacetale si forma come intermedio durante la formazione di un acetale. [[File:Acetal_formation_general_reaction.svg|centro|Acetal formation general reaction|418x418px]] ==== Prevedere il Prodotto della Formazione di un Acetale ==== Complessivamente, il carbonile nel reagente viene rimosso e sostituito da due legami singoli tra l'ossigeno e il carbonio carbonilico originale. Entrambi questi legami singoli sono attaccati a gruppi <chem>-OR</chem> prodotti dopo che l'alcol reagente ha perso un idrogeno. [[File:Determining_the_product_of_an_acetal_formation.svg|centro|Determining the product of an acetal formation|725x725px]] ''Esempio 19.10.3: Formazione di Acetali'' [[File:Formation_of_Acetals_Example_19.10.3.svg|centro|Formation of Acetals Example 19.10.3|473x473px]] ''Esempio 19.10.4: Idrolisi di un Acetale che Ritorna al Chetone'' [[File:Formation_of_Acetals_Example_19.10.4.svg|centro|Formation of Acetals Example 19.10.4|665x665px]] === Meccanismo per la Formazione di Emiacetali e Acetali (acido catalizzata) === Dopo la protonazione, un alcol subisce un'addizione nucleofila al gruppo carbonilico, formando inizialmente un emiacetale dopo la deprotonazione. Un'ulteriore protonazione del gruppo <chem>-OH</chem> nell'emiacetale consente l'eliminazione di acqua per formare uno '''ione ossonio'''. Un secondo nucleofilo alcolico si addiziona allo ione ossonio per produrre un acetale protonato. Dopo la deprotonazione, si forma il prodotto acetale. # '''Protonazione del Carbonile:''' Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio carbonilico più elettrofilo.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_1.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 1|407x407px]] # '''Addizione Nucleofila (1):''' Un alcol si addiziona al carbonile, producendo un emiacetale protonato.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_2.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 2|275x275px]] # '''Deprotonazione:''' L'acqua agisce come base per deprotonare l'intermedio, creando un '''emiacetale''' neutro e ione idronio.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_3.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 3|366x366px]] # '''Protonazione dell'Ossidrile:''' Il gruppo <chem>-OH</chem> dell'emiacetale viene protonato, trasformandolo in un buon gruppo uscente (acqua).[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_4.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 4|346x346px]] # '''Eliminazione dell'Acqua:''' La coppia solitaria di elettroni sull'ossigeno dell'etere riforma un doppio legame <chem>C=O</chem>, causando l'eliminazione di acqua e producendo uno '''ione ossonio'''.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_5.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 5|310x310px]] # '''Addizione Nucleofila (2):''' Un secondo alcol si addiziona allo ione ossonio, producendo un acetale protonato.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_6.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 6|268x268px]] # '''Deprotonazione Finale:''' L'acqua agisce come base e deprotona l'intermedio, creando l''''acetale''' prodotto e rigenerando il catalizzatore acido (ione idronio).[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_7.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 7|328x328px]] === Formazione Biologica di Acetali ed Emiacetali === Le molecole che possiedono sia un gruppo alcolico che uno carbonilico possono subire una reazione '''intramolecolare''' per formare un '''emiacetale ciclico'''. [[File:Cyclic_hemiacetal_formation.svg|centro|Cyclic hemiacetal formation|435x435px]] Poiché gli zuccheri contengono spesso gruppi funzionali alcolici e carbonilici, la formazione di emiacetali intramolecolari è comune nella chimica dei carboidrati. Ad esempio, il comune zucchero '''glucosio''' esiste in forma ciclica per oltre il 99% del tempo in una soluzione acquosa. [[File:Hemiacetal_sugar_example.svg|centro|Hemiacetal sugar example|567x567px]] ''Conversione del D-Glucosio in Beta-D-Glucopiranosio (Emiacetale Ciclico)'' == Riduzioni Biologiche Tramite Trasferimento di Idruri ai Carbonili == Uno dei più importanti agenti riducenti biologici è il '''NADH''' (la forma ridotta della nicotinammide adenina dinucleotide), che può agire come fonte dello ione idruro. ==== Nicotinammide Adenina Dinucleotide - Un Coenzima di Trasferimento di Idruri ==== Sebbene si parli di idruri che agiscono come nucleofili e gruppi uscenti, gli ioni idruro discreti sono troppo instabili per esistere come intermedi reali nelle reazioni organiche delle cellule viventi. Le reazioni redox biochimiche che coinvolgono il trasferimento di idruri richiedono la partecipazione di un '''coenzima''' di trasferimento di idruri. Nelle reazioni che coinvolgono composti carbonilici, una molecola chiamata '''nicotinammide adenina dinucleotide''' svolge generalmente questo ruolo. [[File:Structure_NAD%25_2B.svg|centro|Structure NAD% 2B|635x635px]]Poiché la chimica redox avviene specificamente nella parte nicotinamidica della molecola, in genere il resto della molecola viene semplicemente designato come gruppo “R”. NAD+ e NADP+ funzionano entrambi nelle reazioni redox biochimiche come accettori di idruro: cioè come agenti ossidanti. Le altre forme del coenzima, NADH e NADPH, fungono da donatori di idruro: cioè da agenti riducenti.[[File:Structure_Biological_Hydride_donors_and_acceptors.svg|centro|Structure Biological Hydride donors and acceptors|309x309px]] *'''NAD<chem>+</chem>''' e '''NADP<chem>+</chem>''' funzionano come '''accettori di idruri''' (agenti ossidanti). * '''NADH''' e '''NADPH''' servono come '''donatori di idruri''' (agenti riducenti). Il fosfato sul gruppo pentosio nucleotidico di NADP+ e NADPH si trova lontano dall'anello nicotinamidico e non partecipa direttamente alla funzione di trasferimento dell'idruro del cofattore.[[File:NADH_Reduction_Example.svg|centro|NADH Reduction Example|363x363px]]Questa reazione può essere semplificata nel modo seguente:[[File:Hydride_reduction_simple.svg|centro|Hydride reduction simple|523x523px]] ==== Esempi di Reazioni Biologiche di Trasferimento di Idruri ==== *'''Fermentazione Alcolica:''' In un processo molto importante per la produzione di vino e birra, un enzima NADH-dipendente nel lievito produce '''etanolo''' riducendo l'acetaldeide.[[File:NADH-dependent_enzyme_in_yeast_produces_ethanol_by_reducing_acetaldehyde.png|centro|NADH-dependent enzyme in yeast produces ethanol by reducing acetaldehyde|300x300px]] * '''Fermentazione Lattica:''' Questo processo avviene nei muscoli in carenza di ossigeno e in alcuni batteri. Converte il piruvato in '''lattato''' tramite l'addizione di un idruro, utilizzando l'enzima lattato deidrogenasi e producendo NAD<chem>+</chem> nel processo. È responsabile del sapore aspro dei crauti e dello yogurt.[[File:Lactic_acid_fermentation_occurs_by_converting_pyruvate_into_lactate.png|centro|Lactic acid fermentation occurs by converting pyruvate into lactate]] == Fonte == https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/19%3A_Aldehydes_and_Ketones-_Nucleophilic_Addition_Reactions [[Categoria:Chimica organica per il liceo|Aldeidi e chetoni]] rjqcgbaa6hdo9rj8rnlnjy9yge9r4wy 498431 498430 2026-05-24T19:56:38Z ~2026-31108-89 54411 /* Esercizi di ricapitolazione sulla nomenclatura IUPAC */ 498431 wikitext text/x-wiki {{Chimica organica 2}} [[Chimica organica per il liceo/Aldeidi e chetoni/Approfondimenti|Approfondimenti]] == Introduzione == Nel 1969, la molecola di formaldeide fu scoperta dall'Osservatorio Nazionale di Radioastronomia come la prima molecola organica poliatomica presente nello spazio interstellare. La reattività della formaldeide le conferisce un'ampia varietà di usi, dal fluido per imbalsamazione allo smalto per unghie. La formaldeide contiene un legame <chem>C=O</chem> chiamato '''carbonile''', che è fondamentale per lo studio della chimica organica. In questo capitolo inizieremo una discussione che si estenderà per più capitoli sulla chimica del legame carbonilico, partendo dai gruppi funzionali di aldeidi e chetoni. [[File:Formaldehyde.svg|alt=formaldeide|centro|104x104px]] Aldeidi e chetoni sono trattati insieme perché la loro chimica è molto simile. Tuttavia, mentre studi il capitolo, assicurati di cercare i casi specifici in cui la chimica di queste due classi di composti differisce. Come di consueto, il capitolo inizia con una discussione sulla nomenclatura. A questa introduzione seguono le descrizioni dei metodi utilizzati per preparare aldeidi e chetoni in laboratorio. Noterai che alcune di queste reazioni sono già apparse in unità precedenti. Un'importante differenza tra aldeidi e chetoni è la resistenza dei chetoni all'ossidazione. Gran parte di questo capitolo è dedicata all'addizione di vari nucleofili al '''gruppo carbonilico''' di aldeidi e chetoni. Aldeidi e chetoni sono composti organici che incorporano un gruppo funzionale '''carbonilico''', <chem>C=O</chem>. L'atomo di carbonio di questo gruppo ha due legami rimanenti che possono essere occupati da idrogeno o da sostituenti alchilici o arilici. * Se almeno uno di questi sostituenti è un '''idrogeno''', il composto è un''''aldeide'''. * Se entrambi sono '''carboni''', il composto è un '''chetone'''. [[File:Carbonyl_Groups.svg|alt=Carbonyl Groups|centro|396x396px]] A causa della maggiore elettronegatività dell'ossigeno, il gruppo carbonilico è '''polare''', e aldeidi e chetoni hanno momenti di dipolo molecolare (D) maggiori rispetto agli alcheni. Le strutture di risonanza sottostanti illustrano questa polarità e i relativi momenti di dipolo della formaldeide, di altre aldeidi e dei chetoni. [[File:The_resonance_structures.svg|alt=The resonance structures|centro|301x301px]] [[File:Dipole.svg|alt=Dipole|centro|365x365px]] Questa polarità rende il carbonio carbonilico parzialmente positivo ('''elettrofilo''') e l'ossigeno parzialmente negativo ('''nucleofilo'''). Il legame <chem>C=O</chem> è soggetto ad attacco nucleofilo a causa della carica positiva del carbonio e della carica negativa dell'ossigeno. In generale, i nucleofili attaccano il carbonio elettrofilo ed entrano a far parte della struttura, mentre l'ossigeno viene protonato formando un gruppo ossidrilico. [[File:Nuc_Attack.svg|alt=Nuc Attack|centro|650x650px]] Aldeidi e chetoni sono molto diffusi in natura e sono spesso combinati con altri gruppi funzionali. Esempi di molecole naturali che contengono un gruppo funzionale aldeidico o chetonico sono mostrati nelle due figure seguenti. I composti nella figura 1 si trovano principalmente in piante o microrganismi, mentre quelli nella figura 2 hanno origini animali. Molte di queste strutture molecolari sono '''chirali'''. Quando i composti chirali si trovano in natura, sono solitamente enantiomericamente puri, sebbene fonti diverse possano produrre enantiomeri diversi. Per esempio, il carvone si trova come '''(R)-enantiomero''' (levogiro) nell'olio di menta verde, mentre i semi di cumino contengono l'''(S)-enantiomero''' (destrogiro). In questo caso, il cambiamento della stereochimica causa un drastico cambiamento nell'odore percepito. Aldeidi e chetoni sono noti per i loro odori dolci e talvolta pungenti. * L'odore dell'estratto di vaniglia proviene dalla molecola di '''vanillina'''. * Allo stesso modo, la '''benzaldeide''' conferisce un forte odore di mandorle. * Grazie alle loro piacevoli fragranze, le molecole contenenti aldeidi e chetoni si trovano spesso nei profumi. Tuttavia, non tutte le fragranze sono piacevoli. * In particolare, il '''2-eptanone''' contribuisce all'odore pungente del formaggio erborinato. * L' '''(R)-muscone''' fa parte dell'odore muschiato del cervo muschiato dell'Himalaya. Infine, i chetoni compaiono in molti ormoni importanti come il '''progesterone''' (un ormone sessuale femminile) e il '''testosterone''' (un ormone sessuale maschile). Si noti come sottili differenze nella struttura possano causare drastici cambiamenti nell'attività biologica. La funzionalità chetonica compare anche nello steroide antinfiammatorio '''cortisone'''. ''Figura 1. Molecole contenenti aldeidi e chetoni isolate da fonti vegetali.'' [[File:The_ketone_functionality.svg|alt=The ketone functionality|centro|606x606px]] ''Figura 2. Molecole contenenti aldeidi e chetoni isolate da fonti animali.'' [[File:Aldehyde_and_ketone.svg|alt=Aldehyde and ketone|centro|488x488px]] == Nomenclatura di aldeidi e chetoni == Gli odori più potenti e variegati sono quelli delle aldeidi. I chetoni sono ampiamente utilizzati come solventi industriali. Aldeidi e chetoni contengono il '''gruppo carbonilico'''. Le aldeidi sono considerate il gruppo funzionale più importante e sono spesso chiamate gruppo '''formile''' o metanoile. Il loro nome deriva dalla ''deidrogenazione degli alcoli'' ('''''al'''cohol '''dehyd'''rogenation''). Le aldeidi contengono il gruppo carbonilico legato ad almeno un atomo di idrogeno, mentre i chetoni lo contengono legato a due atomi di carbonio. === Introduzione alla Nomenclatura dei Carbonili === Aldeidi e chetoni sono composti organici che incorporano un gruppo funzionale '''carbonilico''', <chem>C=O</chem>. L'atomo di carbonio di questo gruppo ha due legami rimanenti che possono essere occupati da idrogeno o sostituenti alchilici o arilici. * Se almeno uno di questi sostituenti è un '''idrogeno''', il composto è un''''aldeide'''. * Se nessuno dei due è un idrogeno (cioè entrambi sono gruppi carboniosi), il composto è un '''chetone'''.[[File:Generic_kekule_structures_of_a_carbonyl_group,_an_aldehyde,_and_a_ketone.svg|centro|Generica struttura di un gruppo carbonile, un aldeide e un chetone|319x319px]] === Nomenclatura delle Aldeidi === Il sistema di nomenclatura '''IUPAC''' assegna alle aldeidi un suffisso caratteristico '''<chem>-ale</chem>'''. Ad esempio, <chem>H2C=O</chem> è il metanale, più comunemente chiamato formaldeide. Poiché il gruppo carbonilico di un'aldeide deve trovarsi sempre all'estremità di una catena di carbonio, gli viene sempre assegnata la posizione #1 nella numerazione e non è necessario includerla nel nome. Esistono diversi composti carbonilici semplici con nomi comuni che sono mantenuti dalla IUPAC. Esiste anche un metodo comune per nominare le aldeidi, che utilizza i nomi comuni della catena genitore (simili a quelli usati per gli acidi carbossilici) e aggiunge il suffisso '''–aldeide'''. Nei nomi comuni, gli atomi di carbonio vicini al gruppo carbonilico sono spesso designati con lettere greche: l'atomo adiacente alla funzione carbonilica è '''alfa (α)''', il successivo è '''beta (β)''' e così via.[[File:Skeletal_structure_of_pentanal_with_alpha_2C_beta_2C_gamma_2C_and_delta_carbons_labeled.svg|centro|193x193px|Struttura scheletrica di pentanale con δ, γ, ß e α carboni etichettati]] Se il gruppo aldeidico (<chem>-CHO</chem>) è legato a un anello, si aggiunge il suffisso '''–carbaldeide''' al nome dell'anello. Il carbonio a cui questo gruppo è legato riceve il numero di posizione #1 nella numerazione dell'anello. ==== Riepilogo delle Regole di Nomenclatura per le Aldeidi ==== * Le aldeidi prendono il nome dalle loro catene alcaniche genitrici. La '''-o''' finale del nome dell'alcano viene rimossa e sostituita con '''<chem>-ale</chem>'''. * Al gruppo funzionale aldeidico viene assegnata la posizione di numerazione #1, e questo numero non è incluso nel nome. * Per il nome comune, si parte dal nome comune della catena genitore e si aggiunge il suffisso '''-aldeide'''. Le posizioni dei sostituenti sono indicate con lettere greche. * Quando il gruppo funzionale <chem>-CHO</chem> è legato a un anello, si aggiunge il suffisso '''<chem>-carbaldeide</chem>''' e il carbonio a cui è legato quel gruppo è C1. '''I nomi del sistema IUPAC sono riportati in alto, mentre il nome comune è riportato in basso tra parentesi.''' {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_methanal_(formaldehyde).svg|centro|Skeletal structure of methanal (formaldehyde)]]metanale (formaldeide) |[[File:Skeletal_structure_of_ethanal_(acetaldehyde).svg|centro|Skeletal structure of ethanal (acetaldehyde)]]etanale (acetaldeide) |- |[[File:Skeletal_structure_of_pentanal_(valeraldehyde).svg|centro|Skeletal structure of pentanal (valeraldehyde)]]pentanale (valeraldeide) |[[File:Skeletal_structure_of_2-chloropentanal_(alpha-chlorovaleraldehyde).svg|centro|Skeletal structure of 2-chloropentanal (alpha-chlorovaleraldehyde)]]2-cloropentanale (⍺-clorovaleraldeide) |- |[[File:Skeletal_structure_of_butanal_(butyraldehyde).svg|centro|Skeletal structure of butanal (butyraldehyde)]]butanale (butirraldeide) |[[File:Skeletal_structure_of_3-methylbutanal_(isovaleroaldehyde).svg|centro|Skeletal structure of 3-methylbutanal (isovaleroaldehyde)]]3-metilbutanale (isovaleraldeide) |- |[[File:Skeletal_structure_of_cyclohexanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of cyclohexanecarbaldehyde]]cicloesanocarbaldeide |[[File:Skeletal_structure_of_3-methylcyclohexanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of 3-methylcyclohexanecarbaldehyde]]3-metilcicloesancarbaldeide |- |[[File:Skeletal_structure_of_3%25_2C3-dibromocyclopentanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of 3% 2C3-dibromocyclopentanecarbaldehyde]]3,3-dibromociclopentanocarbaldeide |[[File:Skeletal_structure_of_trans-2-methylcyclopentanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of trans-2-methylcyclopentanecarbaldehyde|101x101px]]''trans'' -2-metilciclopentanocarbaldeide |} === Nomenclatura dei Chetoni === Il sistema di nomenclatura IUPAC assegna ai chetoni un suffisso caratteristico '''<chem>-one</chem>'''. Una funzione carbonilica chetonica può trovarsi in qualsiasi punto di una catena o di un anello, e la sua posizione è solitamente indicata da un numero. La numerazione della catena inizia normalmente dall'estremità più vicina al gruppo carbonilico. Chetoni molto semplici, come il propanone e il feniletanone, non richiedono un numero di posizione, poiché esiste un solo sito possibile per la funzione chetonica. I nomi comuni per i chetoni si formano nominando entrambi i gruppi alchilici legati al carbonile e aggiungendo il suffisso '''-chetone'''. I gruppi alchilici sono elencati in ordine alfabetico. ==== Riepilogo delle Regole di Nomenclatura per i Chetoni ==== * I chetoni prendono il nome dalle loro catene alcaniche genitrici. La desinenza '''-o''' viene rimossa e sostituita con '''<chem>-one</chem>'''. * Il nome comune si ottiene elencando i gruppi sostituenti in ordine alfabetico + '''chetone'''. * Alcuni chetoni semplici sono noti con i loro nomi comuni, come il '''propanone''', comunemente chiamato '''acetone'''. {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_propanone_(acetone).svg|centro|Skeletal structure of propanone (acetone)]]propanone (acetone) |[[File:Skeletal_structure_of_acetophenone_(methyl_phenyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of acetophenone (methyl phenyl ketone)]]acetofenone (metil fenil chetone) |[[File:Skeletal_structure_of_benzophenone_(diphenylketone).svg|centro|Skeletal structure of benzophenone (diphenylketone)]]benzofenone (difenilchetone) |- |[[File:Skeletal_structure_of_2-pentanone_(methyl_propyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of 2-pentanone (methyl propyl ketone)]]2-pentanone (metilpropilchetone) |[[File:Skeletal_structure_of_3-methyl-2-butanone_(methyl_isopropyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of 3-methyl-2-butanone (methyl isopropyl ketone)]]3-metil-2-butanone (metilisopropilchetone) |[[File:Skeletal_structure_of_3-hexanone_(ethyl_propyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of 3-hexanone (ethyl propyl ketone)]]3-esanone (etil propil chetone) |} === Nomenclatura di Aldeidi e Chetoni nella Stessa Molecola === Come per molte molecole con due o più gruppi funzionali, a uno viene data la priorità mentre l'altro viene nominato come sostituente. Poiché le aldeidi hanno una priorità maggiore rispetto ai chetoni, le molecole che contengono entrambi i gruppi funzionali sono nominate come aldeidi e il chetone è nominato come sostituente '''"osso"''' (<chem>oxo-</chem>). Non è necessario assegnare un numero di posizione al gruppo funzionale aldeidico, ma di solito è necessario assegnarlo al chetone. Esempio 19.1.3<gallery mode="packed" heights="100"> File:Skeletal structure of 4-oxopentanal.svg|Ossopentanale-4 File:Skeletal structure of 3,4-dioxopentanal.svg|Diossopentanale-3,4 File:Skeletal structure of 2-methyl-3-oxo-butanal.svg|Metile-2-ossobutanale-3 </gallery> === Nomenclatura di Dialdeidi e Dichetoni === Per le '''dialdeidi''', i numeri di posizione per entrambi i carbonili sono omessi perché ci si aspetta che i gruppi funzionali aldeidici occupino le estremità della catena genitore. La desinenza '''<chem>–diale</chem>''' viene aggiunta alla fine del nome della catena. Esempio 19.1.4<gallery mode="packed" heights="80"> File:Skeletal structure of pentanedial.svg|Pentanadiale File:Skeletal structure of butanedial.svg|Butanediale </gallery>Per i '''dichetoni''', entrambi i carbonili richiedono un numero di posizione. La desinenza '''<chem>-dione</chem>''' viene aggiunta alla fine del nome della catena.<gallery mode="packed" heights="80"> File:Acetyloaceton.svg|Pentanedione-2,4 File:Skeletal structure of 2,3-hexanedione.svg|Esanedione-2,3 </gallery> === Nomenclatura di Chetoni Ciclici e Dichetoni === Nei chetoni ciclici, al gruppo carbonilico viene assegnata la posizione #1, e questo numero non è incluso nel nome, a meno che non sia presente più di un gruppo carbonilico. Il resto dell'anello è numerato per dare ai sostituenti i numeri di posizione più bassi possibili. Si include il prefisso '''ciclo''' prima del nome della catena per indicare la struttura ad anello. La desinenza '''-o''' viene sostituita con '''<chem>–one</chem>'''. Nei cicloalcani che contengono due chetoni, entrambi i carbonili devono ricevere un numero di posizione. Inoltre, la '''-o''' finale non viene rimossa, ma si aggiunge il suffisso '''<chem>–dione</chem>'''. Esempio 19.1.6 {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_cyclopentanone.svg|centro|Skeletal structure of cyclopentanone]]ciclopentanone |[[File:Skeletal_structure_of_2-bromocyclopentanone.svg|centro|Skeletal structure of 2-bromocyclopentanone]]2-bromociclopentanone |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxycyclohexanone.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxycyclohexanone]]4-idrossicicloesanone |- |[[File:Skeletal_structure_of_2-bromo-5-methylcyclohexanone.svg|centro|Skeletal structure of 2-bromo-5-methylcyclohexanone]]2-bromo-5-metilcicloesanone |[[File:Skeletal_structure_of_1%25_2C4-cyclohexanedione.svg|centro|Skeletal structure of 1% 2C4-cyclohexanedione]]1,4-cicloesandione |[[File:Skeletal_structure_of_1%25_2C2-cyclopentanedione.svg|centro|Skeletal structure of 1% 2C2-cyclopentanedione]]1,2-ciclopentanedione |} === Nomenclatura di Carbonili e Idrossili nella Stessa Molecola === Quando un'aldeide o un chetone è presente in una molecola che contiene anche un gruppo funzionale alcolico, il sistema IUPAC dà la priorità al '''carbonile'''. Ciò significa che al carbonile viene assegnato il numero di posizione più basso possibile e si include il suffisso appropriato. In questo caso, il gruppo <chem>-OH</chem> è nominato come un sostituente '''idrossi''' (<chem>hydroxy-</chem>). Esempio 19.1.7 {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxybutanal.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxybutanal]]4-idrossibutanale |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxy-3-methylbutanal.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxy-3-methylbutanal]]4-idrossi-3-metilbutanale |- |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxy-2-butanone.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxy-2-butanone]]4-idrossi-2-butanone |[[File:Skeletal_structure_of_1,5-dihydroxy-3-pentanone.svg|centro|Skeletal structure of 1,5-dihydroxy-3-pentanone]]1,5-diidrossi-3-pentanone |} === Nomenclatura di Carbonili e Alcheni nella Stessa Molecola === Quando un'aldeide o un chetone è presente in una molecola che contiene anche un gruppo funzionale alchenico, il sistema IUPAC dà la priorità al '''carbonile'''. Ciò significa che al carbonile viene assegnato il numero di posizione più basso possibile. Quando i carbonili sono presenti insieme a un alchene, si segue il seguente ordine: '''(Numero posizione alchene) - (Prefisso catena carboniosa più lunga senza desinenza -ano) - (desinenza <chem>-en-</chem> per indicare l'alchene) - (numero posizione carbonile se è un chetone) - (desinenza <chem>-one</chem> o <chem>-ale</chem>)''' Ricorda che il carbonile ha la priorità, quindi deve ricevere il numero di posizione più basso. È anche necessario includere la nomenclatura cis/trans o E/Z per l'alchene, se necessario. Esempio 19.1.8 {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_4-penten-2-one.svg|centro|Skeletal structure of 4-penten-2-one]]4-penten-2-uno |[[File:Skeletal_structure_of_trans-3-pentenal.svg|centro|Skeletal structure of trans-3-pentenal]]''trans'' -3-pentenale |- |[[File:Skeletal_structure_of_(E)-3-methyl-3-pentenal.svg|centro|Skeletal structure of (E)-3-methyl-3-pentenal]]( ''E'' )-3-metil-3-pentenale |[[File:Skeletal_structure_of_(Z)-5-bromo-4-hexen-3-one.svg|centro|Skeletal structure of (Z)-5-bromo-4-hexen-3-one]]( ''Z'' )-5-bromo-4-esen-3-one |} === Esercizi di ricapitolazione sulla nomenclatura IUPAC === Risolvi i seguenti 15 esercizi applicando esclusivamente le regole di nomenclatura ufficiale IUPAC spiegate nel testo. Ogni punto contiene una richiesta su una molecola differente. Esercizio 1 (Aldeidi e chetoni lineari semplici) * '''1.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente composto a catena lineare: CH₃-CH₂-CH₂-CHO * '''2.''' Assegna il nome IUPAC a questo chetone lineare: CH₃-CO-CH₂-CH₂-CH₃ * '''3.''' Scrivi il nome IUPAC del chetone lineare più semplice in assoluto (a 3 atomi di carbonio). Esercizio 2 (Catene ramificate) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide con una ramificazione: CH₃-CH(CH₃)-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo chetone ramificato: CH₃-CH(CH₃)-CO-CH₂-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla seguente struttura: CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CHO Esercizio 3 (Sostituenti multipli e quaternari) * '''1.''' Scrivi il nome IUPAC di questa aldeide con due ramificazioni sullo stesso carbonio: CH₃-C(CH₃)₂-CH₂-CHO * '''2.''' Assegna il nome IUPAC al seguente chetone altamente sostituito: CH₃-CH(CH₃)-CO-CH(CH₃)-CH₃ * '''3.''' Scrivi il nome IUPAC della molecola: CH₃-CH₂-C(CH₃)₂-CHO Esercizio 4 (Chetoni ciclici) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 6 carboni saturo che contiene un gruppo carbonilico (=O). * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di un anello a 5 carboni saturo con un gruppo carbonilico (=O). * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 4 carboni saturo con un gruppo carbonilico (=O). Esercizio 5 (Chetoni ciclici sostituiti) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a un anello esagonale saturo che ha il gruppo =O sul carbonio 1 e un gruppo metilico (–CH₃) sul carbonio 2. * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di un anello pentagonale saturo con il gruppo =O sul carbonio 1 e un gruppo etilico (–CH₂CH₃) sul carbonio 3. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello esagonale saturo con il gruppo =O sul carbonio 1 e due gruppi metilici sul carbonio 4. Esercizio 6 (Composti insaturi - Doppi legami) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide contenente un legame alchenico: CH₂=CH-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente chetone insaturo: CH₃-CH=CH-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH₂-CH=CH-CHO Esercizio 7 (Composti insaturi - Tripli legami) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide contenente un legame alchinico: HC$\equiv$C-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente chetone con un triplo legame: CH₃-C$\equiv$C-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: HC$\equiv$C-CH₂-CO-CH₃ Esercizio 8 (Molecole policarboniliche - Dialdeidi) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC alla seguente dialdeide a 4 carboni: CHO-CH₂-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questa dialdeide a 3 carboni: CHO-CH₂-CHO * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla dialdeide lineare a 2 carboni: CHO-CHO Esercizio 9 (Molecole policarboniliche - Dichetoni) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questo dichetone lineare lineare: CH₃-CO-CO-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente dichetone simmetrico: CH₃-CO-CH₂-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH₂-CO-CO-CH₃ Esercizio 10 (Aldeidi legate direttamente a un anello) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC sistematico ufficiale (usando il corretto suffisso per gli anelli) alla benzaldeide: un anello benzenico legato a un gruppo -CHO. * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di un anello a 6 carboni saturo (cicloesano) legato direttamente a un gruppo -CHO. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 5 carboni saturo (ciclofontano) legato direttamente a un gruppo -CHO. Esercizio 11 (Chetoni aromatici) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC sistematico (considerando l'anello come sostituente) alla molecola formata da un benzene legato a un gruppo -CO-CH₃. * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del chetone formato da un anello benzenico legato a un gruppo -CO-CH₂-CH₃. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC al chetone simmetrico formato da due anelli benzenici legati direttamente ai due lati di un singolo gruppo carbonilico (C=O). Esercizio 12 (Composti a priorità mista - Prefisso Osso) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa molecola in cui il gruppo aldeidico ha priorità sul chetone: CH₃-CO-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo composto oxo-sostituito: CH₃-CH₂-CO-CH₂-CHO * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CHO-CH₂-CH₂-CO-CH₂-CH₃ Esercizio 13 (Presenza di gruppi idrossilici -OH) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa idrossialdeide: CH₃-CH(OH)-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo idrossichetone: CH₃-CH(OH)-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH₂-CH(OH)-CH₂-CHO Esercizio 14 (Presenza di alogeni) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide clorurata: CH₃-CH(Cl)-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo chetone bromurato: CH₃-CO-CH(Br)-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH(F)-CH₂-CH₂-CHO Esercizio 15 (Sistemi misti complessi) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa molecola che contiene sia un sostitutente alchilico sia un alogeno: CH₃-CH(CH₃)-CH(Cl)-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo composto ciclico aromatico sostituito: un anello benzenico che ha un gruppo -CHO sul carbonio 1 e un gruppo -OH sul carbonio 4. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola lineare: CH₃-CH(CH₃)-CH(OH)-CO-CH₃ === Soluzioni degli esercizi === <div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:100%; overflow:auto;"> '''Clicca su "espandi" per vedere le risposte corrette espresse esclusivamente secondo la nomenclatura IUPAC.''' <div class="mw-collapsible-content"> * '''Esercizio 1:''' ** '''1.''' Butanale ** '''2.''' Pentan-2-one ** '''3.''' Propanone * '''Esercizio 2:''' ** '''1.''' 3-metilbutanale ** '''2.''' 2-metilpentan-3-one ** '''3.''' 3-metilpentanale * '''Esercizio 3:''' ** '''1.''' 3,3-dimetilbutanale ** '''2.''' 2,4-dimetilpentan-3-one ** '''3.''' 3,3-dimetilpentanale * '''Esercizio 4:''' ** '''1.''' Cicloesanone ** '''2.''' Ciclopentanone ** '''3.''' Ciclobutanone * '''Esercizio 5:''' ** '''1.''' 2-metilcicloesanone ** '''2.''' 3-etilciclopentanone ** '''3.''' 4,4-dimetilcicloesanone * '''Esercizio 6:''' ** '''1.''' But-3-enal (accettato anche 3-butenale) ** '''2.''' Pent-3-en-2-one (accettato anche 3-penten-2-one) ** '''3.''' Pent-2-enal (accettato anche 2-pentenale) * '''Esercizio 7:''' ** '''1.''' But-3-inal (accettato anche 3-butinale) ** '''2.''' Pent-3-in-2-one (accettato anche 3-pentin-2-one) ** '''3.''' Pent-4-in-2-one (accettato anche 4-pentin-2-one) * '''Esercizio 8:''' ** '''1.''' Butandiale ** '''2.''' Propandiale ** '''3.''' Etandiale * '''Esercizio 9:''' ** '''1.''' Butandione (o butan-2,3-dione) ** '''2.''' Pentan-2,4-dione ** '''3.''' Pentan-2,3-dione * '''Esercizio 10:''' ** '''1.''' Benzenecarbaldeide ** '''2.''' Cicloesanecarbaldeide ** '''3.''' Ciclopentanecarbaldeide * '''Esercizio 11:''' ** '''1.''' 1-feniletanone ** '''2.''' 1-fenilpropan-1-one ** '''3.''' Difenilmethanone * '''Esercizio 12:''' ** '''1.''' 3-ossobutanale ** '''2.''' 3-ossopentanale ** '''3.''' 4-ossoesanale * '''Esercizio 13:''' ** '''1.''' 3-idrossibutanale ** '''2.''' 3-idrossibutand-2-one ** '''3.''' 3-idrossipentanale * '''Esercizio 14:''' ** '''1.''' 3-clorobutanale ** '''2.''' 3-bromobutan-2-one ** '''3.''' 4-fluoropentanale * '''Esercizio 15:''' ** '''1.''' 2-cloro-3-metilbutanale ** '''2.''' 4-idrossibenzenecarbaldeide ** '''3.''' 4-idrossi-3-metilpentan-2-one </div> </div> == Preparazione di aldeidi e chetoni == Aldeidi e chetoni possono essere preparati utilizzando un'ampia varietà di reazioni. Qui vengono illustrate solo le principali. === Formazione di Aldeidi === ==== Ossidazione di Alcoli Primari ==== '''Piridinio Clorocromato (PCC)''' Il PCC è una versione più blanda dell'acido cromico. Il PCC ossida gli alcoli di un gradino sulla scala di ossidazione, passando da alcoli primari ad aldeidi e da alcoli secondari a chetoni. A differenza dell'acido cromico, il PCC non ossida le aldeidi ad acidi carbossilici. [[File:Generic_reaction_of_primary_alcohol_with_PCC_in_CH2Cl2.svg|alt=Generic reaction of primary alcohol with PCC in CH2Cl2|centro|495x495px]] ''Esempio di ossidazione di un alcol primario ad aldeide'' [[File:Example_oxidation_of_a_primary_alcohol_to_an_aldehyde.svg|alt=Example oxidation of a primary alcohol to an aldehyde|centro|447x447px]] '''Dess-Martin Periodinane (DMP)''' Il PCC sta venendo sostituito nei laboratori dal Dess-Martin periodinano (DMP), che presenta diversi vantaggi pratici, come rese più elevate e condizioni di reazione meno rigorose. Similmente al PCC, ossida gli alcoli primari ad aldeidi senza proseguire l'ossidazione fino ad acido carbossilico. [[File:Generic_reaction_of_primary_alcohol_with_DMP_in_CH2Cl2.svg|alt=Generic reaction of primary alcohol with DMP in CH2Cl2|centro|437x437px]] ''Esempio di ossidazione di un alcol a chetone usando il DMP'' [[File:Example_oxidation_of_an_alcohol_to_a_ketone_using_DMP.svg|alt=Example oxidation of an alcohol to a ketone using DMP|centro|310x310px]] === Formazione di Chetoni === ==== Ossidazione di Alcoli Secondari (Sezione 17.7) ==== L'ossidazione di alcoli secondari a chetoni utilizza tipicamente il '''reattivo di Jones''' (<chem>CrO3</chem> in <chem>H2SO4</chem>), ma possono essere utilizzati molti altri agenti ossidanti. [[File:Oxidation_of_2o_Alcohols_to_form_Ketones.svg|alt=Oxidation of 2o Alcohols to form Ketones|centro|334x334px]] ''Esempio di ossidazione di un alcol secondario a chetone'' [[File:Example_oxidation_of_a_secondary_alcohol_to_a_ketone.svg|alt=Example oxidation of a secondary alcohol to a ketone|centro|443x443px]] ==== Idratazione di Alchini (Sezione 9.4) ==== L'addizione Markovnikov di un gruppo ossidrilico a un alchino, seguita da tautomerizzazione, forma un chetone. [[File:Hydration_of_Alkynes_to_form_Ketones.svg|alt=Hydration of Alkynes to form Ketones|centro|464x464px]] ''Esempio della reazione di un alchino con <chem>Hg^2+</chem>, <chem>H2O</chem>, e <chem>H2SO4</chem> per dare un chetone'' [[File:Example_reaction_of_an_alkyne_with_Hg2+,_H2O,_and_H2SO4_to_give_a_ketone.svg|alt=Example reaction of an alkyne with Hg2+, H2O, and H2SO4 to give a ketone|centro|357x357px]] == Ossidazione di aldeidi e chetoni == === Perché aldeidi e chetoni si comportano in modo diverso? === Le ''aldeidi'' hanno un '''protone attaccato al carbonio carbonilico''' che può essere ''estratto'', consentendo loro di essere facilmente ossidate per formare '''acidi carbossilici'''. La mancanza di questo idrogeno rende i chetoni generalmente inerti a questi ossidazione. Tuttavia, i ''chetoni'' possono essere ''ossidati'', ma solo in '''condizioni estreme'''. [[File:Kekule_structure_of_aldehyde_and_ketone.svg|alt=struttura di kekule di un aldeide e di un chetone|centro|240x240px]] Una distinzione significativa tra aldeidi e chetoni risiede nella loro '''suscettibilità a''' '''ossidazione''', con le aldeidi che si ossidano più facilmente dei chetoni. Uno dei metodi classici per identificare le aldeidi in laboratorio è l'uso del '''reattivo di Tollens''', costituito da ''ioni argento'' ''(I)'' ''disciolti in ammoniaca diluita''. Quando un'aldeide è presente, subisce ossidazione, causando la riduzione degli ioni argento (I) ad argento metallico. Il risultato è la deposizione di argento sulla superficie della provetta, formando un '''''rivestimento riflettente simile a uno specchio'''''. Questa reazione è comunemente chiamata '''"test dello specchio d'argento"''' e rappresenta un metodo affidabile per distinguere le aldeidi dai chetoni. I chetoni, al contrario, non reagiscono con il reattivo di Tollens, rendendo questo test specifico per le aldeidi. [[File:Test di tollens.png|centro|205x205px|Test di Tollens per un'aldeide. Il lato sinistro è positivo (specchio d'argento) e il lato destro è negativo.]] [[File:Oxidation of hexanal to form hexanoic acid using Tollens Reagent.svg|centro|Ossidazione di esanale per formare acido esanoico usando il reagente di Tollens|631x631px]] === Ossidazione di aldeidi === Esiste un'ampia varietà di reagenti che possono causare l'<nowiki/>''ossidazione'' ''di aldeidi ad '''acidi carbossilici'''''. Il reagente più comune per questa conversione è CrO₃ in ''acido acquoso'', chiamato anche '''reagente di Jones'''. Questa reazione generalmente dà buone rese a temperatura ambiente (25°C). [[File:Oxidation of hexanal to form hexanoic acid using Jones Reagent.svg|centro|529x529px|Ossidazione di esanale per formare acido esanoico utilizzando il reagente Jones]] ==== Meccanismo ==== L'ossidazione delle aldeidi avviene attraverso l''''addizione nucleofila reversibile''' di acqua al carbonile per formare un '''''gruppo gem-diolo funzionale'''''. Uno dei ''gruppi OH'' del ''gem'' -diolo viene ossidato per creare un carbonile (C=O), formando così un acido carbossilico. [[File:'ossidazione aldeide con addizione nucleofila reversibile di acqua al carbonile per formare un gruppo gem-diolo funzionale.svg|centro|522x522px|Ossidazione aldeide con addizione nucleofila reversibile di acqua al carbonile per formare un gruppo gem-diolo funzionale]] === Ossidazione di chetoni e ossidazione Baeyer-Villiger === Poiché i chetoni non hanno un atomo di idrogeno attaccato al loro carbonile, sono ''resistenti a'' ''ossidazione''. Solo agenti ossidanti molto forti come la soluzione di manganato di potassio(VII), il permanganato di potassio ossidano i chetoni. Tuttavia, questo tipo di potente ossidazione avviene con la '''scissione''', rompendo i legami carbonio-carbonio e formando due acidi carbossilici. A causa della sua natura distruttiva, questa reazione è raramente utilizzata. [[File:Oxidation_of_cyclopentanone_to_form_pentanedioic_acid.svg|alt=Ossidazione del ciclopentanone per formare acido pentandioico|centro|472x472px]] == Reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni == === Addizione Nucleofila a un Carbonile === Le reazioni più importanti che coinvolgono i gruppi carbonilici hanno tipicamente un'addizione nucleofila come parte del loro meccanismo. Il meccanismo generico per l'addizione nucleofila di un nucleofilo carico negativamente a un carbonile è mostrato di seguito. ==== Primo Stadio ==== Nel primo stadio del meccanismo, il nucleofilo forma un legame con l'atomo di carbonio elettrofilo del <chem>C=O</chem>. Ciò causa la reibridazione del carbonio carbonilico da <chem>sp^2</chem> a <chem>sp^3</chem>. Queste reazioni si differenziano dalle reazioni di sostituzione nucleofila poiché né le aldeidi né i chetoni hanno un gruppo uscente. Invece, gli elettroni del legame pi vengono spinti verso l'atomo di ossigeno elettronegativo, formando un '''intermedio tetraedrico alcossido'''. [[File:Nucleophilic_Addition_to_a_Carbonyl.svg|alt=Nucleophilic Addition to a Carbonyl|centro|331x331px]] ==== Secondo Stadio ==== Nel secondo stadio del meccanismo, l'alcossido viene protonato dall'aggiunta di un acido per formare un alcol. [[File:Mechanism_for_protonation_of_the_tetrahedral_alkoxide_intermediate_to_give_an_alcohol.svg|alt=Mechanism for protonation of the tetrahedral alkoxide intermediate to give an alcohol|centro|341x341px]] ==== Stereochimica dell'Addizione Nucleofila a un Carbonile ==== Quando i due gruppi adiacenti a un carbonile non sono uguali, possiamo distinguere tra le facce '''"re"''' e '''"si"''' della struttura planare. Il concetto che un gruppo trigonale planare abbia due facce distinte entra in gioco quando consideriamo l'esito stereochimico di una reazione di addizione nucleofila. Durante la reazione, l'ibridazione del carbonio carbonilico cambia da <chem>sp^2</chem> a <chem>sp^3</chem>, il che significa che la geometria del legame passa da trigonale planare a tetraedrica. Se i due gruppi R non sono equivalenti, con l'addizione del nucleofilo si crea un '''centro chirale'''. La configurazione del nuovo centro chirale dipende da quale lato del piano carbonilico il nucleofilo attacca. Reazioni di questo tipo spesso portano a una '''miscela racemica''' 50:50 di stereoisomeri, ma è anche possibile che uno stereoisomero sia più abbondante, a seconda della struttura dei reagenti e delle condizioni di reazione. [[File:Illustration_of_attack_at_Si_and_Re_face_of_carbonyl_to_give_a_set_of_enantiomeric_products.svg|alt=Illustration of attack at Si and Re face of carbonyl to give a set of enantiomeric products|centro|633x633px]] ==== Addizione Nucleofila di un Nucleofilo Neutro ==== Anche i nucleofili neutri possono subire un'addizione nucleofila ai carbonili. Il meccanismo è leggermente diverso rispetto a un nucleofilo carico negativamente. La presenza di un atomo di idrogeno aggiuntivo nel nucleofilo consente la completa rimozione dell'ossigeno carbonilico come acqua e la formazione di un legame <chem>C=Nu</chem>. [[File:Mechanism_for_addition_of_a_neutral_nucleophile_to_a_carbonyl.svg|alt=Mechanism for addition of a neutral nucleophile to a carbonyl|centro|567x567px]] === Reattività Relativa di Aldeidi e Chetoni all'Addizione Nucleofila === In generale, le aldeidi sono più reattive dei chetoni per due ragioni principali: fattori elettronici e fattori sterici. ==== 1. Fattori Elettronici ==== Le aldeidi sono più reattive perché hanno una maggiore polarizzazione del legame carbonilico. Il '''carbocatione primario''' che si forma nella struttura di risonanza polarizzante di un'aldeide è meno stabile e quindi più reattivo del '''carbocatione secondario''' che si forma in una struttura di risonanza simile di un chetone. La differenza di stabilità è dovuta al gruppo alchilico extra presente nel chetone, che stabilizza i carbocationi per '''induzione e per fattori sterici (ingombro).''' [[File:Resonance_structure_of_more_reactive_aldehyde_(primary_carbocation%25_2C_less_stable)_and_less_reactive_ketone_(secondary_carbocation%25_2C_less_reactive).svg|alt=Resonance structure of more reactive aldehyde (primary carbocation% 2C less stable) and less reactive ketone (secondary carbocation% 2C less reactive)|centro|352x352px]] Infatti, la reattività di un carbonile verso l'addizione nucleofila diminuisce con l'aumentare dell'ingombro dei sostituenti al carbonile, come si vede nella seguente serie:[[File:Reactivity_series_of_carbonyls_to_nucleophilic_substitution.svg|alt=Reactivity series of carbonyls to nucleophilic substitution|centro|388x388px]] '''Formaldeide (più reattiva) > Aldeidi > Chetoni (meno reattivi)''' == Addizione nucleofila di acqua - Idratazione == È stato dimostrato che l'acqua, in '''presenza di un acido o di una base''', si addiziona rapidamente al '''gruppo carbonilico''' di aldeidi e chetoni, stabilendo un equilibrio reversibile con un '''idrato''' (noto anche come '''diolo geminale''', '''gem-diolo''' o 1,1-diolo). Il termine idrato implica l'addizione di acqua. Il termine geminale o l'abbreviazione ''gem'' derivano dalla parola latina per gemello, ''geminus''. [[File:Conversion_of_aldehyde_or_ketone_to_diol_can_be_catalyzed_by_acid_or_base.svg|centro|Conversion of aldehyde or ketone to diol can be catalyzed by acid or base|337x337px]] === Idratazione Catalizzata da Acidi o Basi === L'addizione nucleofila di acqua a un carbonile per formare un idrato è solitamente lenta in condizioni neutre (pH = 7). La velocità può essere notevolmente aumentata tramite l'aggiunta di un acido o di una base come catalizzatore. L'aggiunta di un acido o di una base cambia il meccanismo e promuove l'addizione. * Le '''condizioni basiche''' accelerano la reazione perché lo ione idrossido (<chem>OH-</chem>) è un nucleofilo migliore dell'acqua. * Le '''condizioni acide''' accelerano la reazione perché il carbonile viene protonato. La protonazione aumenta la polarità del legame carbonilico, il che incrementa la carica parziale positiva sul carbonio, rendendolo più elettrofilo. * [[File:Resonance_structures_of_protonated_ketone.svg|centro|Resonance structures of protonated ketone|368x368px]] ==== Prevedere il Prodotto di un'Idratazione ==== Complessivamente, il doppio legame <chem>C=O</chem> del carbonile nel materiale di partenza viene rimosso e sostituito da due legami singoli, entrambi attaccati al carbonio carbonilico originale. Entrambi questi legami singoli sono legati a gruppi <chem>-OH</chem> nel prodotto. [[File:Breakdown_of_bonds_formed_and_broken_in_conversion_of_aldehyde_or_ketone_to_hydrate.svg|centro|Breakdown of bonds formed and broken in conversion of aldehyde or ketone to hydrate|617x617px]] ''Esempio 19.5.1'' [[File:Acid-catalyzed_conversion_of_cyclopentanone_to_cyclopentane-1%25_2C1-diol.svg|centro|Acid-catalyzed conversion of cyclopentanone to cyclopentane-1% 2C1-diol|285x285px]] [[File:Base-catalyzed_conversion_of_acetaldehyde_to_ethane-1%25_2C1-diol.svg|centro|Base-catalyzed conversion of acetaldehyde to ethane-1% 2C1-diol|355x355px]] === Meccanismo dell'Idratazione Catalizzata da Acidi o Basi === ==== Formazione dell'Idrato in Condizioni Basiche ==== '''Stadio 1:''' L''''ione idrossido''', un nucleofilo più forte dell'acqua, attacca il carbonio carbonilico elettrofilo. Questo spinge i due elettroni del legame pi sull'ossigeno elettronegativo, formando un intermedio '''ione alcossido'''. [[File:Gem-diol_basic_formation_mechanism_step_1.svg|centro|Gem-diol basic formation mechanism step 1|250x250px]]'''Stadio 2:''' L'acqua agisce come un acido e protona lo ione alcossido per formare un idrato neutro, rigenerando allo stesso tempo lo ione idrossido. Il fatto che l'idrossido non venga consumato durante la reazione è coerente con il suo ruolo di '''catalizzatore'''.[[File:Gem-diol_basic_formation_mechansim_step_2.svg|centro|Gem-diol basic formation mechansim step 2|326x326px]] ==== Formazione dell'Idrato in Condizioni Acide ==== # '''Stadio 1:''' Lo '''ione idronio''' (<chem>H3O+</chem>) protona l'ossigeno carbonilico, rendendo così il carbonio carbonilico più elettrofilo. Dopo la protonazione, l'ossigeno diventa carico positivamente.[[File:Gem-diol_acidic_formation_mechansim_step_1.svg|centro|Gem-diol acidic formation mechansim step 1|349x349px]] # '''Stadio 2:''' In condizioni acide, la specie più nucleofila è l'acqua. L'acqua forma un legame singolo con il carbonio elettrofilo. Questo spinge i due elettroni del legame pi del carbonile sull'ossigeno. L'ossigeno del carbonile diventa neutro, mentre l'ossigeno della molecola d'acqua nucleofila diventa carico positivamente.[[File:Gem-diol_acidic_formation_mechansim_step_2.svg|centro|Gem-diol acidic formation mechansim step 2|250x250px]] # '''Stadio 3:''' Un'altra molecola d'acqua agisce come base e deprotona l'intermedio per produrre l'idrato neutro, rigenerando allo stesso tempo lo ione idronio. Il fatto che l'idronio non venga consumato è coerente con il suo ruolo di '''catalizzatore'''.[[File:Gem-diol_acidic_formation_mechansim_step_3.svg|centro|Gem-diol acidic formation mechansim step 3|378x378px]] == Addizione nucleofila di alcoli - Formazione di acetali == Nella sezione precedente è stato dimostrato che l'acqua si aggiunge rapidamente alla funzione carbonilica delle aldeidi e dei chetoni per formare dioli geminali. In una reazione simile, un equivalente di un alcool, <u>in presenza di un catalizzatore acido</u>, si aggiunge in modo reversibile alle aldeidi e ai chetoni per formare un '''idrossietere''' chiamato '''emiacetale''' (R2COHOR') (emi, dal greco, metà). Questa reazione può continuare aggiungendo un altro equivalente di alcool per formare un '''dietere''' chiamato '''acetale''' R2C(OR')2. <u>Gli emiacetali e gli acetali sono gruppi funzionali importanti perché compaiono nelle strutture di molti zuccheri</u>. Durante questa reazione è necessario utilizzare un catalizzatore acido perché gli alcoli sono nucleofili deboli e si aggiungerebbero molto lentamente in condizioni neutre. In condizioni acide, l'ossigeno del carbonile viene protonato, aumentando l'elettrofilia del carbonio carbonilico e accelerando la reazione. [[File:Under_acidic_conditions,_the_oxygen_of_the_carbonyl_becomes_protonated.png|centro|Under acidic conditions, the oxygen of the carbonyl becomes protonated|292x292px]] Inoltre, è comune rimuovere attivamente l'acqua creata con la formazione di un acetale utilizzando setacci molecolari o una trappola di Dean-Stark. Questo passaggio è importante, poiché la formazione dell'acetale è reversibile e la rimozione dell'acqua spinge l'equilibrio verso destra secondo il principio di Le Chatelier. Infatti, una volta ottenuti emiacetali o acetali puri, questi possono essere idrolizzati nuovamente nei loro componenti di partenza mediante trattamento con acido acquoso e un eccesso di acqua. === Formazione di Emiacetali === [[File:Hemi_acetal_formation_general_reaction.svg|centro|Hemi acetal formation general reaction|373x373px]] ''Esempio 19.10.1: Formazione di un Emiacetale'' [[File:Formation_of_a_Hemiacetal_Example_19.10.1.svg|centro|Formation of a Hemiacetal Example 19.10.1|349x349px]] ''Esempio 19.10.2: Idrolisi di un Emiacetale che Ritorna al Chetone'' [[File:Formation_of_a_Hemiacetal_Example_19.19%25_2C2.svg|centro|Formation of a Hemiacetal Example 19.19% 2C2|531x531px]] === Formazione di Acetali === Gli acetali sono derivati geminal-dieteri di aldeidi o chetoni, formati dalla reazione con due equivalenti (o una quantità in eccesso) di un alcol e l'eliminazione di acqua. I derivati dei chetoni di questo tipo un tempo erano chiamati ''chetali'', ma l'uso moderno ha abbandonato tale termine. È importante notare che un emiacetale si forma come intermedio durante la formazione di un acetale. [[File:Acetal_formation_general_reaction.svg|centro|Acetal formation general reaction|418x418px]] ==== Prevedere il Prodotto della Formazione di un Acetale ==== Complessivamente, il carbonile nel reagente viene rimosso e sostituito da due legami singoli tra l'ossigeno e il carbonio carbonilico originale. Entrambi questi legami singoli sono attaccati a gruppi <chem>-OR</chem> prodotti dopo che l'alcol reagente ha perso un idrogeno. [[File:Determining_the_product_of_an_acetal_formation.svg|centro|Determining the product of an acetal formation|725x725px]] ''Esempio 19.10.3: Formazione di Acetali'' [[File:Formation_of_Acetals_Example_19.10.3.svg|centro|Formation of Acetals Example 19.10.3|473x473px]] ''Esempio 19.10.4: Idrolisi di un Acetale che Ritorna al Chetone'' [[File:Formation_of_Acetals_Example_19.10.4.svg|centro|Formation of Acetals Example 19.10.4|665x665px]] === Meccanismo per la Formazione di Emiacetali e Acetali (acido catalizzata) === Dopo la protonazione, un alcol subisce un'addizione nucleofila al gruppo carbonilico, formando inizialmente un emiacetale dopo la deprotonazione. Un'ulteriore protonazione del gruppo <chem>-OH</chem> nell'emiacetale consente l'eliminazione di acqua per formare uno '''ione ossonio'''. Un secondo nucleofilo alcolico si addiziona allo ione ossonio per produrre un acetale protonato. Dopo la deprotonazione, si forma il prodotto acetale. # '''Protonazione del Carbonile:''' Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio carbonilico più elettrofilo.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_1.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 1|407x407px]] # '''Addizione Nucleofila (1):''' Un alcol si addiziona al carbonile, producendo un emiacetale protonato.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_2.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 2|275x275px]] # '''Deprotonazione:''' L'acqua agisce come base per deprotonare l'intermedio, creando un '''emiacetale''' neutro e ione idronio.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_3.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 3|366x366px]] # '''Protonazione dell'Ossidrile:''' Il gruppo <chem>-OH</chem> dell'emiacetale viene protonato, trasformandolo in un buon gruppo uscente (acqua).[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_4.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 4|346x346px]] # '''Eliminazione dell'Acqua:''' La coppia solitaria di elettroni sull'ossigeno dell'etere riforma un doppio legame <chem>C=O</chem>, causando l'eliminazione di acqua e producendo uno '''ione ossonio'''.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_5.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 5|310x310px]] # '''Addizione Nucleofila (2):''' Un secondo alcol si addiziona allo ione ossonio, producendo un acetale protonato.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_6.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 6|268x268px]] # '''Deprotonazione Finale:''' L'acqua agisce come base e deprotona l'intermedio, creando l''''acetale''' prodotto e rigenerando il catalizzatore acido (ione idronio).[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_7.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 7|328x328px]] === Formazione Biologica di Acetali ed Emiacetali === Le molecole che possiedono sia un gruppo alcolico che uno carbonilico possono subire una reazione '''intramolecolare''' per formare un '''emiacetale ciclico'''. [[File:Cyclic_hemiacetal_formation.svg|centro|Cyclic hemiacetal formation|435x435px]] Poiché gli zuccheri contengono spesso gruppi funzionali alcolici e carbonilici, la formazione di emiacetali intramolecolari è comune nella chimica dei carboidrati. Ad esempio, il comune zucchero '''glucosio''' esiste in forma ciclica per oltre il 99% del tempo in una soluzione acquosa. [[File:Hemiacetal_sugar_example.svg|centro|Hemiacetal sugar example|567x567px]] ''Conversione del D-Glucosio in Beta-D-Glucopiranosio (Emiacetale Ciclico)'' == Riduzioni Biologiche Tramite Trasferimento di Idruri ai Carbonili == Uno dei più importanti agenti riducenti biologici è il '''NADH''' (la forma ridotta della nicotinammide adenina dinucleotide), che può agire come fonte dello ione idruro. ==== Nicotinammide Adenina Dinucleotide - Un Coenzima di Trasferimento di Idruri ==== Sebbene si parli di idruri che agiscono come nucleofili e gruppi uscenti, gli ioni idruro discreti sono troppo instabili per esistere come intermedi reali nelle reazioni organiche delle cellule viventi. Le reazioni redox biochimiche che coinvolgono il trasferimento di idruri richiedono la partecipazione di un '''coenzima''' di trasferimento di idruri. Nelle reazioni che coinvolgono composti carbonilici, una molecola chiamata '''nicotinammide adenina dinucleotide''' svolge generalmente questo ruolo. [[File:Structure_NAD%25_2B.svg|centro|Structure NAD% 2B|635x635px]]Poiché la chimica redox avviene specificamente nella parte nicotinamidica della molecola, in genere il resto della molecola viene semplicemente designato come gruppo “R”. NAD+ e NADP+ funzionano entrambi nelle reazioni redox biochimiche come accettori di idruro: cioè come agenti ossidanti. Le altre forme del coenzima, NADH e NADPH, fungono da donatori di idruro: cioè da agenti riducenti.[[File:Structure_Biological_Hydride_donors_and_acceptors.svg|centro|Structure Biological Hydride donors and acceptors|309x309px]] *'''NAD<chem>+</chem>''' e '''NADP<chem>+</chem>''' funzionano come '''accettori di idruri''' (agenti ossidanti). * '''NADH''' e '''NADPH''' servono come '''donatori di idruri''' (agenti riducenti). Il fosfato sul gruppo pentosio nucleotidico di NADP+ e NADPH si trova lontano dall'anello nicotinamidico e non partecipa direttamente alla funzione di trasferimento dell'idruro del cofattore.[[File:NADH_Reduction_Example.svg|centro|NADH Reduction Example|363x363px]]Questa reazione può essere semplificata nel modo seguente:[[File:Hydride_reduction_simple.svg|centro|Hydride reduction simple|523x523px]] ==== Esempi di Reazioni Biologiche di Trasferimento di Idruri ==== *'''Fermentazione Alcolica:''' In un processo molto importante per la produzione di vino e birra, un enzima NADH-dipendente nel lievito produce '''etanolo''' riducendo l'acetaldeide.[[File:NADH-dependent_enzyme_in_yeast_produces_ethanol_by_reducing_acetaldehyde.png|centro|NADH-dependent enzyme in yeast produces ethanol by reducing acetaldehyde|300x300px]] * '''Fermentazione Lattica:''' Questo processo avviene nei muscoli in carenza di ossigeno e in alcuni batteri. Converte il piruvato in '''lattato''' tramite l'addizione di un idruro, utilizzando l'enzima lattato deidrogenasi e producendo NAD<chem>+</chem> nel processo. È responsabile del sapore aspro dei crauti e dello yogurt.[[File:Lactic_acid_fermentation_occurs_by_converting_pyruvate_into_lactate.png|centro|Lactic acid fermentation occurs by converting pyruvate into lactate]] == Fonte == https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/19%3A_Aldehydes_and_Ketones-_Nucleophilic_Addition_Reactions [[Categoria:Chimica organica per il liceo|Aldeidi e chetoni]] a6uproqdl9fd93je83ts31e9h3h9w8k 498432 498431 2026-05-24T19:57:26Z ~2026-31108-89 54411 /* Esercizi di ricapitolazione sulla nomenclatura IUPAC */ 498432 wikitext text/x-wiki {{Chimica organica 2}} [[Chimica organica per il liceo/Aldeidi e chetoni/Approfondimenti|Approfondimenti]] == Introduzione == Nel 1969, la molecola di formaldeide fu scoperta dall'Osservatorio Nazionale di Radioastronomia come la prima molecola organica poliatomica presente nello spazio interstellare. La reattività della formaldeide le conferisce un'ampia varietà di usi, dal fluido per imbalsamazione allo smalto per unghie. La formaldeide contiene un legame <chem>C=O</chem> chiamato '''carbonile''', che è fondamentale per lo studio della chimica organica. In questo capitolo inizieremo una discussione che si estenderà per più capitoli sulla chimica del legame carbonilico, partendo dai gruppi funzionali di aldeidi e chetoni. [[File:Formaldehyde.svg|alt=formaldeide|centro|104x104px]] Aldeidi e chetoni sono trattati insieme perché la loro chimica è molto simile. Tuttavia, mentre studi il capitolo, assicurati di cercare i casi specifici in cui la chimica di queste due classi di composti differisce. Come di consueto, il capitolo inizia con una discussione sulla nomenclatura. A questa introduzione seguono le descrizioni dei metodi utilizzati per preparare aldeidi e chetoni in laboratorio. Noterai che alcune di queste reazioni sono già apparse in unità precedenti. Un'importante differenza tra aldeidi e chetoni è la resistenza dei chetoni all'ossidazione. Gran parte di questo capitolo è dedicata all'addizione di vari nucleofili al '''gruppo carbonilico''' di aldeidi e chetoni. Aldeidi e chetoni sono composti organici che incorporano un gruppo funzionale '''carbonilico''', <chem>C=O</chem>. L'atomo di carbonio di questo gruppo ha due legami rimanenti che possono essere occupati da idrogeno o da sostituenti alchilici o arilici. * Se almeno uno di questi sostituenti è un '''idrogeno''', il composto è un''''aldeide'''. * Se entrambi sono '''carboni''', il composto è un '''chetone'''. [[File:Carbonyl_Groups.svg|alt=Carbonyl Groups|centro|396x396px]] A causa della maggiore elettronegatività dell'ossigeno, il gruppo carbonilico è '''polare''', e aldeidi e chetoni hanno momenti di dipolo molecolare (D) maggiori rispetto agli alcheni. Le strutture di risonanza sottostanti illustrano questa polarità e i relativi momenti di dipolo della formaldeide, di altre aldeidi e dei chetoni. [[File:The_resonance_structures.svg|alt=The resonance structures|centro|301x301px]] [[File:Dipole.svg|alt=Dipole|centro|365x365px]] Questa polarità rende il carbonio carbonilico parzialmente positivo ('''elettrofilo''') e l'ossigeno parzialmente negativo ('''nucleofilo'''). Il legame <chem>C=O</chem> è soggetto ad attacco nucleofilo a causa della carica positiva del carbonio e della carica negativa dell'ossigeno. In generale, i nucleofili attaccano il carbonio elettrofilo ed entrano a far parte della struttura, mentre l'ossigeno viene protonato formando un gruppo ossidrilico. [[File:Nuc_Attack.svg|alt=Nuc Attack|centro|650x650px]] Aldeidi e chetoni sono molto diffusi in natura e sono spesso combinati con altri gruppi funzionali. Esempi di molecole naturali che contengono un gruppo funzionale aldeidico o chetonico sono mostrati nelle due figure seguenti. I composti nella figura 1 si trovano principalmente in piante o microrganismi, mentre quelli nella figura 2 hanno origini animali. Molte di queste strutture molecolari sono '''chirali'''. Quando i composti chirali si trovano in natura, sono solitamente enantiomericamente puri, sebbene fonti diverse possano produrre enantiomeri diversi. Per esempio, il carvone si trova come '''(R)-enantiomero''' (levogiro) nell'olio di menta verde, mentre i semi di cumino contengono l'''(S)-enantiomero''' (destrogiro). In questo caso, il cambiamento della stereochimica causa un drastico cambiamento nell'odore percepito. Aldeidi e chetoni sono noti per i loro odori dolci e talvolta pungenti. * L'odore dell'estratto di vaniglia proviene dalla molecola di '''vanillina'''. * Allo stesso modo, la '''benzaldeide''' conferisce un forte odore di mandorle. * Grazie alle loro piacevoli fragranze, le molecole contenenti aldeidi e chetoni si trovano spesso nei profumi. Tuttavia, non tutte le fragranze sono piacevoli. * In particolare, il '''2-eptanone''' contribuisce all'odore pungente del formaggio erborinato. * L' '''(R)-muscone''' fa parte dell'odore muschiato del cervo muschiato dell'Himalaya. Infine, i chetoni compaiono in molti ormoni importanti come il '''progesterone''' (un ormone sessuale femminile) e il '''testosterone''' (un ormone sessuale maschile). Si noti come sottili differenze nella struttura possano causare drastici cambiamenti nell'attività biologica. La funzionalità chetonica compare anche nello steroide antinfiammatorio '''cortisone'''. ''Figura 1. Molecole contenenti aldeidi e chetoni isolate da fonti vegetali.'' [[File:The_ketone_functionality.svg|alt=The ketone functionality|centro|606x606px]] ''Figura 2. Molecole contenenti aldeidi e chetoni isolate da fonti animali.'' [[File:Aldehyde_and_ketone.svg|alt=Aldehyde and ketone|centro|488x488px]] == Nomenclatura di aldeidi e chetoni == Gli odori più potenti e variegati sono quelli delle aldeidi. I chetoni sono ampiamente utilizzati come solventi industriali. Aldeidi e chetoni contengono il '''gruppo carbonilico'''. Le aldeidi sono considerate il gruppo funzionale più importante e sono spesso chiamate gruppo '''formile''' o metanoile. Il loro nome deriva dalla ''deidrogenazione degli alcoli'' ('''''al'''cohol '''dehyd'''rogenation''). Le aldeidi contengono il gruppo carbonilico legato ad almeno un atomo di idrogeno, mentre i chetoni lo contengono legato a due atomi di carbonio. === Introduzione alla Nomenclatura dei Carbonili === Aldeidi e chetoni sono composti organici che incorporano un gruppo funzionale '''carbonilico''', <chem>C=O</chem>. L'atomo di carbonio di questo gruppo ha due legami rimanenti che possono essere occupati da idrogeno o sostituenti alchilici o arilici. * Se almeno uno di questi sostituenti è un '''idrogeno''', il composto è un''''aldeide'''. * Se nessuno dei due è un idrogeno (cioè entrambi sono gruppi carboniosi), il composto è un '''chetone'''.[[File:Generic_kekule_structures_of_a_carbonyl_group,_an_aldehyde,_and_a_ketone.svg|centro|Generica struttura di un gruppo carbonile, un aldeide e un chetone|319x319px]] === Nomenclatura delle Aldeidi === Il sistema di nomenclatura '''IUPAC''' assegna alle aldeidi un suffisso caratteristico '''<chem>-ale</chem>'''. Ad esempio, <chem>H2C=O</chem> è il metanale, più comunemente chiamato formaldeide. Poiché il gruppo carbonilico di un'aldeide deve trovarsi sempre all'estremità di una catena di carbonio, gli viene sempre assegnata la posizione #1 nella numerazione e non è necessario includerla nel nome. Esistono diversi composti carbonilici semplici con nomi comuni che sono mantenuti dalla IUPAC. Esiste anche un metodo comune per nominare le aldeidi, che utilizza i nomi comuni della catena genitore (simili a quelli usati per gli acidi carbossilici) e aggiunge il suffisso '''–aldeide'''. Nei nomi comuni, gli atomi di carbonio vicini al gruppo carbonilico sono spesso designati con lettere greche: l'atomo adiacente alla funzione carbonilica è '''alfa (α)''', il successivo è '''beta (β)''' e così via.[[File:Skeletal_structure_of_pentanal_with_alpha_2C_beta_2C_gamma_2C_and_delta_carbons_labeled.svg|centro|193x193px|Struttura scheletrica di pentanale con δ, γ, ß e α carboni etichettati]] Se il gruppo aldeidico (<chem>-CHO</chem>) è legato a un anello, si aggiunge il suffisso '''–carbaldeide''' al nome dell'anello. Il carbonio a cui questo gruppo è legato riceve il numero di posizione #1 nella numerazione dell'anello. ==== Riepilogo delle Regole di Nomenclatura per le Aldeidi ==== * Le aldeidi prendono il nome dalle loro catene alcaniche genitrici. La '''-o''' finale del nome dell'alcano viene rimossa e sostituita con '''<chem>-ale</chem>'''. * Al gruppo funzionale aldeidico viene assegnata la posizione di numerazione #1, e questo numero non è incluso nel nome. * Per il nome comune, si parte dal nome comune della catena genitore e si aggiunge il suffisso '''-aldeide'''. Le posizioni dei sostituenti sono indicate con lettere greche. * Quando il gruppo funzionale <chem>-CHO</chem> è legato a un anello, si aggiunge il suffisso '''<chem>-carbaldeide</chem>''' e il carbonio a cui è legato quel gruppo è C1. '''I nomi del sistema IUPAC sono riportati in alto, mentre il nome comune è riportato in basso tra parentesi.''' {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_methanal_(formaldehyde).svg|centro|Skeletal structure of methanal (formaldehyde)]]metanale (formaldeide) |[[File:Skeletal_structure_of_ethanal_(acetaldehyde).svg|centro|Skeletal structure of ethanal (acetaldehyde)]]etanale (acetaldeide) |- |[[File:Skeletal_structure_of_pentanal_(valeraldehyde).svg|centro|Skeletal structure of pentanal (valeraldehyde)]]pentanale (valeraldeide) |[[File:Skeletal_structure_of_2-chloropentanal_(alpha-chlorovaleraldehyde).svg|centro|Skeletal structure of 2-chloropentanal (alpha-chlorovaleraldehyde)]]2-cloropentanale (⍺-clorovaleraldeide) |- |[[File:Skeletal_structure_of_butanal_(butyraldehyde).svg|centro|Skeletal structure of butanal (butyraldehyde)]]butanale (butirraldeide) |[[File:Skeletal_structure_of_3-methylbutanal_(isovaleroaldehyde).svg|centro|Skeletal structure of 3-methylbutanal (isovaleroaldehyde)]]3-metilbutanale (isovaleraldeide) |- |[[File:Skeletal_structure_of_cyclohexanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of cyclohexanecarbaldehyde]]cicloesanocarbaldeide |[[File:Skeletal_structure_of_3-methylcyclohexanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of 3-methylcyclohexanecarbaldehyde]]3-metilcicloesancarbaldeide |- |[[File:Skeletal_structure_of_3%25_2C3-dibromocyclopentanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of 3% 2C3-dibromocyclopentanecarbaldehyde]]3,3-dibromociclopentanocarbaldeide |[[File:Skeletal_structure_of_trans-2-methylcyclopentanecarbaldehyde.svg|centro|Skeletal structure of trans-2-methylcyclopentanecarbaldehyde|101x101px]]''trans'' -2-metilciclopentanocarbaldeide |} === Nomenclatura dei Chetoni === Il sistema di nomenclatura IUPAC assegna ai chetoni un suffisso caratteristico '''<chem>-one</chem>'''. Una funzione carbonilica chetonica può trovarsi in qualsiasi punto di una catena o di un anello, e la sua posizione è solitamente indicata da un numero. La numerazione della catena inizia normalmente dall'estremità più vicina al gruppo carbonilico. Chetoni molto semplici, come il propanone e il feniletanone, non richiedono un numero di posizione, poiché esiste un solo sito possibile per la funzione chetonica. I nomi comuni per i chetoni si formano nominando entrambi i gruppi alchilici legati al carbonile e aggiungendo il suffisso '''-chetone'''. I gruppi alchilici sono elencati in ordine alfabetico. ==== Riepilogo delle Regole di Nomenclatura per i Chetoni ==== * I chetoni prendono il nome dalle loro catene alcaniche genitrici. La desinenza '''-o''' viene rimossa e sostituita con '''<chem>-one</chem>'''. * Il nome comune si ottiene elencando i gruppi sostituenti in ordine alfabetico + '''chetone'''. * Alcuni chetoni semplici sono noti con i loro nomi comuni, come il '''propanone''', comunemente chiamato '''acetone'''. {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_propanone_(acetone).svg|centro|Skeletal structure of propanone (acetone)]]propanone (acetone) |[[File:Skeletal_structure_of_acetophenone_(methyl_phenyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of acetophenone (methyl phenyl ketone)]]acetofenone (metil fenil chetone) |[[File:Skeletal_structure_of_benzophenone_(diphenylketone).svg|centro|Skeletal structure of benzophenone (diphenylketone)]]benzofenone (difenilchetone) |- |[[File:Skeletal_structure_of_2-pentanone_(methyl_propyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of 2-pentanone (methyl propyl ketone)]]2-pentanone (metilpropilchetone) |[[File:Skeletal_structure_of_3-methyl-2-butanone_(methyl_isopropyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of 3-methyl-2-butanone (methyl isopropyl ketone)]]3-metil-2-butanone (metilisopropilchetone) |[[File:Skeletal_structure_of_3-hexanone_(ethyl_propyl_ketone).svg|centro|Skeletal structure of 3-hexanone (ethyl propyl ketone)]]3-esanone (etil propil chetone) |} === Nomenclatura di Aldeidi e Chetoni nella Stessa Molecola === Come per molte molecole con due o più gruppi funzionali, a uno viene data la priorità mentre l'altro viene nominato come sostituente. Poiché le aldeidi hanno una priorità maggiore rispetto ai chetoni, le molecole che contengono entrambi i gruppi funzionali sono nominate come aldeidi e il chetone è nominato come sostituente '''"osso"''' (<chem>oxo-</chem>). Non è necessario assegnare un numero di posizione al gruppo funzionale aldeidico, ma di solito è necessario assegnarlo al chetone. Esempio 19.1.3<gallery mode="packed" heights="100"> File:Skeletal structure of 4-oxopentanal.svg|Ossopentanale-4 File:Skeletal structure of 3,4-dioxopentanal.svg|Diossopentanale-3,4 File:Skeletal structure of 2-methyl-3-oxo-butanal.svg|Metile-2-ossobutanale-3 </gallery> === Nomenclatura di Dialdeidi e Dichetoni === Per le '''dialdeidi''', i numeri di posizione per entrambi i carbonili sono omessi perché ci si aspetta che i gruppi funzionali aldeidici occupino le estremità della catena genitore. La desinenza '''<chem>–diale</chem>''' viene aggiunta alla fine del nome della catena. Esempio 19.1.4<gallery mode="packed" heights="80"> File:Skeletal structure of pentanedial.svg|Pentanadiale File:Skeletal structure of butanedial.svg|Butanediale </gallery>Per i '''dichetoni''', entrambi i carbonili richiedono un numero di posizione. La desinenza '''<chem>-dione</chem>''' viene aggiunta alla fine del nome della catena.<gallery mode="packed" heights="80"> File:Acetyloaceton.svg|Pentanedione-2,4 File:Skeletal structure of 2,3-hexanedione.svg|Esanedione-2,3 </gallery> === Nomenclatura di Chetoni Ciclici e Dichetoni === Nei chetoni ciclici, al gruppo carbonilico viene assegnata la posizione #1, e questo numero non è incluso nel nome, a meno che non sia presente più di un gruppo carbonilico. Il resto dell'anello è numerato per dare ai sostituenti i numeri di posizione più bassi possibili. Si include il prefisso '''ciclo''' prima del nome della catena per indicare la struttura ad anello. La desinenza '''-o''' viene sostituita con '''<chem>–one</chem>'''. Nei cicloalcani che contengono due chetoni, entrambi i carbonili devono ricevere un numero di posizione. Inoltre, la '''-o''' finale non viene rimossa, ma si aggiunge il suffisso '''<chem>–dione</chem>'''. Esempio 19.1.6 {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_cyclopentanone.svg|centro|Skeletal structure of cyclopentanone]]ciclopentanone |[[File:Skeletal_structure_of_2-bromocyclopentanone.svg|centro|Skeletal structure of 2-bromocyclopentanone]]2-bromociclopentanone |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxycyclohexanone.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxycyclohexanone]]4-idrossicicloesanone |- |[[File:Skeletal_structure_of_2-bromo-5-methylcyclohexanone.svg|centro|Skeletal structure of 2-bromo-5-methylcyclohexanone]]2-bromo-5-metilcicloesanone |[[File:Skeletal_structure_of_1%25_2C4-cyclohexanedione.svg|centro|Skeletal structure of 1% 2C4-cyclohexanedione]]1,4-cicloesandione |[[File:Skeletal_structure_of_1%25_2C2-cyclopentanedione.svg|centro|Skeletal structure of 1% 2C2-cyclopentanedione]]1,2-ciclopentanedione |} === Nomenclatura di Carbonili e Idrossili nella Stessa Molecola === Quando un'aldeide o un chetone è presente in una molecola che contiene anche un gruppo funzionale alcolico, il sistema IUPAC dà la priorità al '''carbonile'''. Ciò significa che al carbonile viene assegnato il numero di posizione più basso possibile e si include il suffisso appropriato. In questo caso, il gruppo <chem>-OH</chem> è nominato come un sostituente '''idrossi''' (<chem>hydroxy-</chem>). Esempio 19.1.7 {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxybutanal.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxybutanal]]4-idrossibutanale |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxy-3-methylbutanal.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxy-3-methylbutanal]]4-idrossi-3-metilbutanale |- |[[File:Skeletal_structure_of_4-hydroxy-2-butanone.svg|centro|Skeletal structure of 4-hydroxy-2-butanone]]4-idrossi-2-butanone |[[File:Skeletal_structure_of_1,5-dihydroxy-3-pentanone.svg|centro|Skeletal structure of 1,5-dihydroxy-3-pentanone]]1,5-diidrossi-3-pentanone |} === Nomenclatura di Carbonili e Alcheni nella Stessa Molecola === Quando un'aldeide o un chetone è presente in una molecola che contiene anche un gruppo funzionale alchenico, il sistema IUPAC dà la priorità al '''carbonile'''. Ciò significa che al carbonile viene assegnato il numero di posizione più basso possibile. Quando i carbonili sono presenti insieme a un alchene, si segue il seguente ordine: '''(Numero posizione alchene) - (Prefisso catena carboniosa più lunga senza desinenza -ano) - (desinenza <chem>-en-</chem> per indicare l'alchene) - (numero posizione carbonile se è un chetone) - (desinenza <chem>-one</chem> o <chem>-ale</chem>)''' Ricorda che il carbonile ha la priorità, quindi deve ricevere il numero di posizione più basso. È anche necessario includere la nomenclatura cis/trans o E/Z per l'alchene, se necessario. Esempio 19.1.8 {| class="wikitable" |[[File:Skeletal_structure_of_4-penten-2-one.svg|centro|Skeletal structure of 4-penten-2-one]]4-penten-2-uno |[[File:Skeletal_structure_of_trans-3-pentenal.svg|centro|Skeletal structure of trans-3-pentenal]]''trans'' -3-pentenale |- |[[File:Skeletal_structure_of_(E)-3-methyl-3-pentenal.svg|centro|Skeletal structure of (E)-3-methyl-3-pentenal]]( ''E'' )-3-metil-3-pentenale |[[File:Skeletal_structure_of_(Z)-5-bromo-4-hexen-3-one.svg|centro|Skeletal structure of (Z)-5-bromo-4-hexen-3-one]]( ''Z'' )-5-bromo-4-esen-3-one |} === Esercizi sulla nomenclatura di aldeidi e chetoni === Esercizio 1 (Aldeidi e chetoni lineari semplici) * '''1.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente composto a catena lineare: CH₃-CH₂-CH₂-CHO * '''2.''' Assegna il nome IUPAC a questo chetone lineare: CH₃-CO-CH₂-CH₂-CH₃ * '''3.''' Scrivi il nome IUPAC del chetone lineare più semplice in assoluto (a 3 atomi di carbonio). Esercizio 2 (Catene ramificate) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide con una ramificazione: CH₃-CH(CH₃)-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo chetone ramificato: CH₃-CH(CH₃)-CO-CH₂-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla seguente struttura: CH₃-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-CHO Esercizio 3 (Sostituenti multipli e quaternari) * '''1.''' Scrivi il nome IUPAC di questa aldeide con due ramificazioni sullo stesso carbonio: CH₃-C(CH₃)₂-CH₂-CHO * '''2.''' Assegna il nome IUPAC al seguente chetone altamente sostituito: CH₃-CH(CH₃)-CO-CH(CH₃)-CH₃ * '''3.''' Scrivi il nome IUPAC della molecola: CH₃-CH₂-C(CH₃)₂-CHO Esercizio 4 (Chetoni ciclici) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 6 carboni saturo che contiene un gruppo carbonilico (=O). * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di un anello a 5 carboni saturo con un gruppo carbonilico (=O). * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 4 carboni saturo con un gruppo carbonilico (=O). Esercizio 5 (Chetoni ciclici sostituiti) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a un anello esagonale saturo che ha il gruppo =O sul carbonio 1 e un gruppo metilico (–CH₃) sul carbonio 2. * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di un anello pentagonale saturo con il gruppo =O sul carbonio 1 e un gruppo etilico (–CH₂CH₃) sul carbonio 3. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello esagonale saturo con il gruppo =O sul carbonio 1 e due gruppi metilici sul carbonio 4. Esercizio 6 (Composti insaturi - Doppi legami) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide contenente un legame alchenico: CH₂=CH-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente chetone insaturo: CH₃-CH=CH-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH₂-CH=CH-CHO Esercizio 7 (Composti insaturi - Tripli legami) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide contenente un legame alchinico: HC$\equiv$C-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente chetone con un triplo legame: CH₃-C$\equiv$C-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: HC$\equiv$C-CH₂-CO-CH₃ Esercizio 8 (Molecole policarboniliche - Dialdeidi) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC alla seguente dialdeide a 4 carboni: CHO-CH₂-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questa dialdeide a 3 carboni: CHO-CH₂-CHO * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla dialdeide lineare a 2 carboni: CHO-CHO Esercizio 9 (Molecole policarboniliche - Dichetoni) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questo dichetone lineare lineare: CH₃-CO-CO-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del seguente dichetone simmetrico: CH₃-CO-CH₂-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH₂-CO-CO-CH₃ Esercizio 10 (Aldeidi legate direttamente a un anello) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC sistematico ufficiale (usando il corretto suffisso per gli anelli) alla benzaldeide: un anello benzenico legato a un gruppo -CHO. * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di un anello a 6 carboni saturo (cicloesano) legato direttamente a un gruppo -CHO. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 5 carboni saturo (ciclofontano) legato direttamente a un gruppo -CHO. Esercizio 11 (Chetoni aromatici) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC sistematico (considerando l'anello come sostituente) alla molecola formata da un benzene legato a un gruppo -CO-CH₃. * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC del chetone formato da un anello benzenico legato a un gruppo -CO-CH₂-CH₃. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC al chetone simmetrico formato da due anelli benzenici legati direttamente ai due lati di un singolo gruppo carbonilico (C=O). Esercizio 12 (Composti a priorità mista - Prefisso Osso) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa molecola in cui il gruppo aldeidico ha priorità sul chetone: CH₃-CO-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo composto oxo-sostituito: CH₃-CH₂-CO-CH₂-CHO * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CHO-CH₂-CH₂-CO-CH₂-CH₃ Esercizio 13 (Presenza di gruppi idrossilici -OH) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa idrossialdeide: CH₃-CH(OH)-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo idrossichetone: CH₃-CH(OH)-CO-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH₂-CH(OH)-CH₂-CHO Esercizio 14 (Presenza di alogeni) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa aldeide clorurata: CH₃-CH(Cl)-CH₂-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo chetone bromurato: CH₃-CO-CH(Br)-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola: CH₃-CH(F)-CH₂-CH₂-CHO Esercizio 15 (Sistemi misti complessi) * '''1.''' Assegna il nome IUPAC a questa molecola che contiene sia un sostitutente alchilico sia un alogeno: CH₃-CH(CH₃)-CH(Cl)-CHO * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo composto ciclico aromatico sostituito: un anello benzenico che ha un gruppo -CHO sul carbonio 1 e un gruppo -OH sul carbonio 4. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC alla molecola lineare: CH₃-CH(CH₃)-CH(OH)-CO-CH₃ === Soluzioni degli esercizi === <div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:100%; overflow:auto;"> '''Clicca su "espandi" per vedere le risposte corrette espresse esclusivamente secondo la nomenclatura IUPAC.''' <div class="mw-collapsible-content"> * '''Esercizio 1:''' ** '''1.''' Butanale ** '''2.''' Pentan-2-one ** '''3.''' Propanone * '''Esercizio 2:''' ** '''1.''' 3-metilbutanale ** '''2.''' 2-metilpentan-3-one ** '''3.''' 3-metilpentanale * '''Esercizio 3:''' ** '''1.''' 3,3-dimetilbutanale ** '''2.''' 2,4-dimetilpentan-3-one ** '''3.''' 3,3-dimetilpentanale * '''Esercizio 4:''' ** '''1.''' Cicloesanone ** '''2.''' Ciclopentanone ** '''3.''' Ciclobutanone * '''Esercizio 5:''' ** '''1.''' 2-metilcicloesanone ** '''2.''' 3-etilciclopentanone ** '''3.''' 4,4-dimetilcicloesanone * '''Esercizio 6:''' ** '''1.''' But-3-enal (accettato anche 3-butenale) ** '''2.''' Pent-3-en-2-one (accettato anche 3-penten-2-one) ** '''3.''' Pent-2-enal (accettato anche 2-pentenale) * '''Esercizio 7:''' ** '''1.''' But-3-inal (accettato anche 3-butinale) ** '''2.''' Pent-3-in-2-one (accettato anche 3-pentin-2-one) ** '''3.''' Pent-4-in-2-one (accettato anche 4-pentin-2-one) * '''Esercizio 8:''' ** '''1.''' Butandiale ** '''2.''' Propandiale ** '''3.''' Etandiale * '''Esercizio 9:''' ** '''1.''' Butandione (o butan-2,3-dione) ** '''2.''' Pentan-2,4-dione ** '''3.''' Pentan-2,3-dione * '''Esercizio 10:''' ** '''1.''' Benzenecarbaldeide ** '''2.''' Cicloesanecarbaldeide ** '''3.''' Ciclopentanecarbaldeide * '''Esercizio 11:''' ** '''1.''' 1-feniletanone ** '''2.''' 1-fenilpropan-1-one ** '''3.''' Difenilmethanone * '''Esercizio 12:''' ** '''1.''' 3-ossobutanale ** '''2.''' 3-ossopentanale ** '''3.''' 4-ossoesanale * '''Esercizio 13:''' ** '''1.''' 3-idrossibutanale ** '''2.''' 3-idrossibutand-2-one ** '''3.''' 3-idrossipentanale * '''Esercizio 14:''' ** '''1.''' 3-clorobutanale ** '''2.''' 3-bromobutan-2-one ** '''3.''' 4-fluoropentanale * '''Esercizio 15:''' ** '''1.''' 2-cloro-3-metilbutanale ** '''2.''' 4-idrossibenzenecarbaldeide ** '''3.''' 4-idrossi-3-metilpentan-2-one </div> </div> == Preparazione di aldeidi e chetoni == Aldeidi e chetoni possono essere preparati utilizzando un'ampia varietà di reazioni. Qui vengono illustrate solo le principali. === Formazione di Aldeidi === ==== Ossidazione di Alcoli Primari ==== '''Piridinio Clorocromato (PCC)''' Il PCC è una versione più blanda dell'acido cromico. Il PCC ossida gli alcoli di un gradino sulla scala di ossidazione, passando da alcoli primari ad aldeidi e da alcoli secondari a chetoni. A differenza dell'acido cromico, il PCC non ossida le aldeidi ad acidi carbossilici. [[File:Generic_reaction_of_primary_alcohol_with_PCC_in_CH2Cl2.svg|alt=Generic reaction of primary alcohol with PCC in CH2Cl2|centro|495x495px]] ''Esempio di ossidazione di un alcol primario ad aldeide'' [[File:Example_oxidation_of_a_primary_alcohol_to_an_aldehyde.svg|alt=Example oxidation of a primary alcohol to an aldehyde|centro|447x447px]] '''Dess-Martin Periodinane (DMP)''' Il PCC sta venendo sostituito nei laboratori dal Dess-Martin periodinano (DMP), che presenta diversi vantaggi pratici, come rese più elevate e condizioni di reazione meno rigorose. Similmente al PCC, ossida gli alcoli primari ad aldeidi senza proseguire l'ossidazione fino ad acido carbossilico. [[File:Generic_reaction_of_primary_alcohol_with_DMP_in_CH2Cl2.svg|alt=Generic reaction of primary alcohol with DMP in CH2Cl2|centro|437x437px]] ''Esempio di ossidazione di un alcol a chetone usando il DMP'' [[File:Example_oxidation_of_an_alcohol_to_a_ketone_using_DMP.svg|alt=Example oxidation of an alcohol to a ketone using DMP|centro|310x310px]] === Formazione di Chetoni === ==== Ossidazione di Alcoli Secondari (Sezione 17.7) ==== L'ossidazione di alcoli secondari a chetoni utilizza tipicamente il '''reattivo di Jones''' (<chem>CrO3</chem> in <chem>H2SO4</chem>), ma possono essere utilizzati molti altri agenti ossidanti. [[File:Oxidation_of_2o_Alcohols_to_form_Ketones.svg|alt=Oxidation of 2o Alcohols to form Ketones|centro|334x334px]] ''Esempio di ossidazione di un alcol secondario a chetone'' [[File:Example_oxidation_of_a_secondary_alcohol_to_a_ketone.svg|alt=Example oxidation of a secondary alcohol to a ketone|centro|443x443px]] ==== Idratazione di Alchini (Sezione 9.4) ==== L'addizione Markovnikov di un gruppo ossidrilico a un alchino, seguita da tautomerizzazione, forma un chetone. [[File:Hydration_of_Alkynes_to_form_Ketones.svg|alt=Hydration of Alkynes to form Ketones|centro|464x464px]] ''Esempio della reazione di un alchino con <chem>Hg^2+</chem>, <chem>H2O</chem>, e <chem>H2SO4</chem> per dare un chetone'' [[File:Example_reaction_of_an_alkyne_with_Hg2+,_H2O,_and_H2SO4_to_give_a_ketone.svg|alt=Example reaction of an alkyne with Hg2+, H2O, and H2SO4 to give a ketone|centro|357x357px]] == Ossidazione di aldeidi e chetoni == === Perché aldeidi e chetoni si comportano in modo diverso? === Le ''aldeidi'' hanno un '''protone attaccato al carbonio carbonilico''' che può essere ''estratto'', consentendo loro di essere facilmente ossidate per formare '''acidi carbossilici'''. La mancanza di questo idrogeno rende i chetoni generalmente inerti a questi ossidazione. Tuttavia, i ''chetoni'' possono essere ''ossidati'', ma solo in '''condizioni estreme'''. [[File:Kekule_structure_of_aldehyde_and_ketone.svg|alt=struttura di kekule di un aldeide e di un chetone|centro|240x240px]] Una distinzione significativa tra aldeidi e chetoni risiede nella loro '''suscettibilità a''' '''ossidazione''', con le aldeidi che si ossidano più facilmente dei chetoni. Uno dei metodi classici per identificare le aldeidi in laboratorio è l'uso del '''reattivo di Tollens''', costituito da ''ioni argento'' ''(I)'' ''disciolti in ammoniaca diluita''. Quando un'aldeide è presente, subisce ossidazione, causando la riduzione degli ioni argento (I) ad argento metallico. Il risultato è la deposizione di argento sulla superficie della provetta, formando un '''''rivestimento riflettente simile a uno specchio'''''. Questa reazione è comunemente chiamata '''"test dello specchio d'argento"''' e rappresenta un metodo affidabile per distinguere le aldeidi dai chetoni. I chetoni, al contrario, non reagiscono con il reattivo di Tollens, rendendo questo test specifico per le aldeidi. [[File:Test di tollens.png|centro|205x205px|Test di Tollens per un'aldeide. Il lato sinistro è positivo (specchio d'argento) e il lato destro è negativo.]] [[File:Oxidation of hexanal to form hexanoic acid using Tollens Reagent.svg|centro|Ossidazione di esanale per formare acido esanoico usando il reagente di Tollens|631x631px]] === Ossidazione di aldeidi === Esiste un'ampia varietà di reagenti che possono causare l'<nowiki/>''ossidazione'' ''di aldeidi ad '''acidi carbossilici'''''. Il reagente più comune per questa conversione è CrO₃ in ''acido acquoso'', chiamato anche '''reagente di Jones'''. Questa reazione generalmente dà buone rese a temperatura ambiente (25°C). [[File:Oxidation of hexanal to form hexanoic acid using Jones Reagent.svg|centro|529x529px|Ossidazione di esanale per formare acido esanoico utilizzando il reagente Jones]] ==== Meccanismo ==== L'ossidazione delle aldeidi avviene attraverso l''''addizione nucleofila reversibile''' di acqua al carbonile per formare un '''''gruppo gem-diolo funzionale'''''. Uno dei ''gruppi OH'' del ''gem'' -diolo viene ossidato per creare un carbonile (C=O), formando così un acido carbossilico. [[File:'ossidazione aldeide con addizione nucleofila reversibile di acqua al carbonile per formare un gruppo gem-diolo funzionale.svg|centro|522x522px|Ossidazione aldeide con addizione nucleofila reversibile di acqua al carbonile per formare un gruppo gem-diolo funzionale]] === Ossidazione di chetoni e ossidazione Baeyer-Villiger === Poiché i chetoni non hanno un atomo di idrogeno attaccato al loro carbonile, sono ''resistenti a'' ''ossidazione''. Solo agenti ossidanti molto forti come la soluzione di manganato di potassio(VII), il permanganato di potassio ossidano i chetoni. Tuttavia, questo tipo di potente ossidazione avviene con la '''scissione''', rompendo i legami carbonio-carbonio e formando due acidi carbossilici. A causa della sua natura distruttiva, questa reazione è raramente utilizzata. [[File:Oxidation_of_cyclopentanone_to_form_pentanedioic_acid.svg|alt=Ossidazione del ciclopentanone per formare acido pentandioico|centro|472x472px]] == Reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni == === Addizione Nucleofila a un Carbonile === Le reazioni più importanti che coinvolgono i gruppi carbonilici hanno tipicamente un'addizione nucleofila come parte del loro meccanismo. Il meccanismo generico per l'addizione nucleofila di un nucleofilo carico negativamente a un carbonile è mostrato di seguito. ==== Primo Stadio ==== Nel primo stadio del meccanismo, il nucleofilo forma un legame con l'atomo di carbonio elettrofilo del <chem>C=O</chem>. Ciò causa la reibridazione del carbonio carbonilico da <chem>sp^2</chem> a <chem>sp^3</chem>. Queste reazioni si differenziano dalle reazioni di sostituzione nucleofila poiché né le aldeidi né i chetoni hanno un gruppo uscente. Invece, gli elettroni del legame pi vengono spinti verso l'atomo di ossigeno elettronegativo, formando un '''intermedio tetraedrico alcossido'''. [[File:Nucleophilic_Addition_to_a_Carbonyl.svg|alt=Nucleophilic Addition to a Carbonyl|centro|331x331px]] ==== Secondo Stadio ==== Nel secondo stadio del meccanismo, l'alcossido viene protonato dall'aggiunta di un acido per formare un alcol. [[File:Mechanism_for_protonation_of_the_tetrahedral_alkoxide_intermediate_to_give_an_alcohol.svg|alt=Mechanism for protonation of the tetrahedral alkoxide intermediate to give an alcohol|centro|341x341px]] ==== Stereochimica dell'Addizione Nucleofila a un Carbonile ==== Quando i due gruppi adiacenti a un carbonile non sono uguali, possiamo distinguere tra le facce '''"re"''' e '''"si"''' della struttura planare. Il concetto che un gruppo trigonale planare abbia due facce distinte entra in gioco quando consideriamo l'esito stereochimico di una reazione di addizione nucleofila. Durante la reazione, l'ibridazione del carbonio carbonilico cambia da <chem>sp^2</chem> a <chem>sp^3</chem>, il che significa che la geometria del legame passa da trigonale planare a tetraedrica. Se i due gruppi R non sono equivalenti, con l'addizione del nucleofilo si crea un '''centro chirale'''. La configurazione del nuovo centro chirale dipende da quale lato del piano carbonilico il nucleofilo attacca. Reazioni di questo tipo spesso portano a una '''miscela racemica''' 50:50 di stereoisomeri, ma è anche possibile che uno stereoisomero sia più abbondante, a seconda della struttura dei reagenti e delle condizioni di reazione. [[File:Illustration_of_attack_at_Si_and_Re_face_of_carbonyl_to_give_a_set_of_enantiomeric_products.svg|alt=Illustration of attack at Si and Re face of carbonyl to give a set of enantiomeric products|centro|633x633px]] ==== Addizione Nucleofila di un Nucleofilo Neutro ==== Anche i nucleofili neutri possono subire un'addizione nucleofila ai carbonili. Il meccanismo è leggermente diverso rispetto a un nucleofilo carico negativamente. La presenza di un atomo di idrogeno aggiuntivo nel nucleofilo consente la completa rimozione dell'ossigeno carbonilico come acqua e la formazione di un legame <chem>C=Nu</chem>. [[File:Mechanism_for_addition_of_a_neutral_nucleophile_to_a_carbonyl.svg|alt=Mechanism for addition of a neutral nucleophile to a carbonyl|centro|567x567px]] === Reattività Relativa di Aldeidi e Chetoni all'Addizione Nucleofila === In generale, le aldeidi sono più reattive dei chetoni per due ragioni principali: fattori elettronici e fattori sterici. ==== 1. Fattori Elettronici ==== Le aldeidi sono più reattive perché hanno una maggiore polarizzazione del legame carbonilico. Il '''carbocatione primario''' che si forma nella struttura di risonanza polarizzante di un'aldeide è meno stabile e quindi più reattivo del '''carbocatione secondario''' che si forma in una struttura di risonanza simile di un chetone. La differenza di stabilità è dovuta al gruppo alchilico extra presente nel chetone, che stabilizza i carbocationi per '''induzione e per fattori sterici (ingombro).''' [[File:Resonance_structure_of_more_reactive_aldehyde_(primary_carbocation%25_2C_less_stable)_and_less_reactive_ketone_(secondary_carbocation%25_2C_less_reactive).svg|alt=Resonance structure of more reactive aldehyde (primary carbocation% 2C less stable) and less reactive ketone (secondary carbocation% 2C less reactive)|centro|352x352px]] Infatti, la reattività di un carbonile verso l'addizione nucleofila diminuisce con l'aumentare dell'ingombro dei sostituenti al carbonile, come si vede nella seguente serie:[[File:Reactivity_series_of_carbonyls_to_nucleophilic_substitution.svg|alt=Reactivity series of carbonyls to nucleophilic substitution|centro|388x388px]] '''Formaldeide (più reattiva) > Aldeidi > Chetoni (meno reattivi)''' == Addizione nucleofila di acqua - Idratazione == È stato dimostrato che l'acqua, in '''presenza di un acido o di una base''', si addiziona rapidamente al '''gruppo carbonilico''' di aldeidi e chetoni, stabilendo un equilibrio reversibile con un '''idrato''' (noto anche come '''diolo geminale''', '''gem-diolo''' o 1,1-diolo). Il termine idrato implica l'addizione di acqua. Il termine geminale o l'abbreviazione ''gem'' derivano dalla parola latina per gemello, ''geminus''. [[File:Conversion_of_aldehyde_or_ketone_to_diol_can_be_catalyzed_by_acid_or_base.svg|centro|Conversion of aldehyde or ketone to diol can be catalyzed by acid or base|337x337px]] === Idratazione Catalizzata da Acidi o Basi === L'addizione nucleofila di acqua a un carbonile per formare un idrato è solitamente lenta in condizioni neutre (pH = 7). La velocità può essere notevolmente aumentata tramite l'aggiunta di un acido o di una base come catalizzatore. L'aggiunta di un acido o di una base cambia il meccanismo e promuove l'addizione. * Le '''condizioni basiche''' accelerano la reazione perché lo ione idrossido (<chem>OH-</chem>) è un nucleofilo migliore dell'acqua. * Le '''condizioni acide''' accelerano la reazione perché il carbonile viene protonato. La protonazione aumenta la polarità del legame carbonilico, il che incrementa la carica parziale positiva sul carbonio, rendendolo più elettrofilo. * [[File:Resonance_structures_of_protonated_ketone.svg|centro|Resonance structures of protonated ketone|368x368px]] ==== Prevedere il Prodotto di un'Idratazione ==== Complessivamente, il doppio legame <chem>C=O</chem> del carbonile nel materiale di partenza viene rimosso e sostituito da due legami singoli, entrambi attaccati al carbonio carbonilico originale. Entrambi questi legami singoli sono legati a gruppi <chem>-OH</chem> nel prodotto. [[File:Breakdown_of_bonds_formed_and_broken_in_conversion_of_aldehyde_or_ketone_to_hydrate.svg|centro|Breakdown of bonds formed and broken in conversion of aldehyde or ketone to hydrate|617x617px]] ''Esempio 19.5.1'' [[File:Acid-catalyzed_conversion_of_cyclopentanone_to_cyclopentane-1%25_2C1-diol.svg|centro|Acid-catalyzed conversion of cyclopentanone to cyclopentane-1% 2C1-diol|285x285px]] [[File:Base-catalyzed_conversion_of_acetaldehyde_to_ethane-1%25_2C1-diol.svg|centro|Base-catalyzed conversion of acetaldehyde to ethane-1% 2C1-diol|355x355px]] === Meccanismo dell'Idratazione Catalizzata da Acidi o Basi === ==== Formazione dell'Idrato in Condizioni Basiche ==== '''Stadio 1:''' L''''ione idrossido''', un nucleofilo più forte dell'acqua, attacca il carbonio carbonilico elettrofilo. Questo spinge i due elettroni del legame pi sull'ossigeno elettronegativo, formando un intermedio '''ione alcossido'''. [[File:Gem-diol_basic_formation_mechanism_step_1.svg|centro|Gem-diol basic formation mechanism step 1|250x250px]]'''Stadio 2:''' L'acqua agisce come un acido e protona lo ione alcossido per formare un idrato neutro, rigenerando allo stesso tempo lo ione idrossido. Il fatto che l'idrossido non venga consumato durante la reazione è coerente con il suo ruolo di '''catalizzatore'''.[[File:Gem-diol_basic_formation_mechansim_step_2.svg|centro|Gem-diol basic formation mechansim step 2|326x326px]] ==== Formazione dell'Idrato in Condizioni Acide ==== # '''Stadio 1:''' Lo '''ione idronio''' (<chem>H3O+</chem>) protona l'ossigeno carbonilico, rendendo così il carbonio carbonilico più elettrofilo. Dopo la protonazione, l'ossigeno diventa carico positivamente.[[File:Gem-diol_acidic_formation_mechansim_step_1.svg|centro|Gem-diol acidic formation mechansim step 1|349x349px]] # '''Stadio 2:''' In condizioni acide, la specie più nucleofila è l'acqua. L'acqua forma un legame singolo con il carbonio elettrofilo. Questo spinge i due elettroni del legame pi del carbonile sull'ossigeno. L'ossigeno del carbonile diventa neutro, mentre l'ossigeno della molecola d'acqua nucleofila diventa carico positivamente.[[File:Gem-diol_acidic_formation_mechansim_step_2.svg|centro|Gem-diol acidic formation mechansim step 2|250x250px]] # '''Stadio 3:''' Un'altra molecola d'acqua agisce come base e deprotona l'intermedio per produrre l'idrato neutro, rigenerando allo stesso tempo lo ione idronio. Il fatto che l'idronio non venga consumato è coerente con il suo ruolo di '''catalizzatore'''.[[File:Gem-diol_acidic_formation_mechansim_step_3.svg|centro|Gem-diol acidic formation mechansim step 3|378x378px]] == Addizione nucleofila di alcoli - Formazione di acetali == Nella sezione precedente è stato dimostrato che l'acqua si aggiunge rapidamente alla funzione carbonilica delle aldeidi e dei chetoni per formare dioli geminali. In una reazione simile, un equivalente di un alcool, <u>in presenza di un catalizzatore acido</u>, si aggiunge in modo reversibile alle aldeidi e ai chetoni per formare un '''idrossietere''' chiamato '''emiacetale''' (R2COHOR') (emi, dal greco, metà). Questa reazione può continuare aggiungendo un altro equivalente di alcool per formare un '''dietere''' chiamato '''acetale''' R2C(OR')2. <u>Gli emiacetali e gli acetali sono gruppi funzionali importanti perché compaiono nelle strutture di molti zuccheri</u>. Durante questa reazione è necessario utilizzare un catalizzatore acido perché gli alcoli sono nucleofili deboli e si aggiungerebbero molto lentamente in condizioni neutre. In condizioni acide, l'ossigeno del carbonile viene protonato, aumentando l'elettrofilia del carbonio carbonilico e accelerando la reazione. [[File:Under_acidic_conditions,_the_oxygen_of_the_carbonyl_becomes_protonated.png|centro|Under acidic conditions, the oxygen of the carbonyl becomes protonated|292x292px]] Inoltre, è comune rimuovere attivamente l'acqua creata con la formazione di un acetale utilizzando setacci molecolari o una trappola di Dean-Stark. Questo passaggio è importante, poiché la formazione dell'acetale è reversibile e la rimozione dell'acqua spinge l'equilibrio verso destra secondo il principio di Le Chatelier. Infatti, una volta ottenuti emiacetali o acetali puri, questi possono essere idrolizzati nuovamente nei loro componenti di partenza mediante trattamento con acido acquoso e un eccesso di acqua. === Formazione di Emiacetali === [[File:Hemi_acetal_formation_general_reaction.svg|centro|Hemi acetal formation general reaction|373x373px]] ''Esempio 19.10.1: Formazione di un Emiacetale'' [[File:Formation_of_a_Hemiacetal_Example_19.10.1.svg|centro|Formation of a Hemiacetal Example 19.10.1|349x349px]] ''Esempio 19.10.2: Idrolisi di un Emiacetale che Ritorna al Chetone'' [[File:Formation_of_a_Hemiacetal_Example_19.19%25_2C2.svg|centro|Formation of a Hemiacetal Example 19.19% 2C2|531x531px]] === Formazione di Acetali === Gli acetali sono derivati geminal-dieteri di aldeidi o chetoni, formati dalla reazione con due equivalenti (o una quantità in eccesso) di un alcol e l'eliminazione di acqua. I derivati dei chetoni di questo tipo un tempo erano chiamati ''chetali'', ma l'uso moderno ha abbandonato tale termine. È importante notare che un emiacetale si forma come intermedio durante la formazione di un acetale. [[File:Acetal_formation_general_reaction.svg|centro|Acetal formation general reaction|418x418px]] ==== Prevedere il Prodotto della Formazione di un Acetale ==== Complessivamente, il carbonile nel reagente viene rimosso e sostituito da due legami singoli tra l'ossigeno e il carbonio carbonilico originale. Entrambi questi legami singoli sono attaccati a gruppi <chem>-OR</chem> prodotti dopo che l'alcol reagente ha perso un idrogeno. [[File:Determining_the_product_of_an_acetal_formation.svg|centro|Determining the product of an acetal formation|725x725px]] ''Esempio 19.10.3: Formazione di Acetali'' [[File:Formation_of_Acetals_Example_19.10.3.svg|centro|Formation of Acetals Example 19.10.3|473x473px]] ''Esempio 19.10.4: Idrolisi di un Acetale che Ritorna al Chetone'' [[File:Formation_of_Acetals_Example_19.10.4.svg|centro|Formation of Acetals Example 19.10.4|665x665px]] === Meccanismo per la Formazione di Emiacetali e Acetali (acido catalizzata) === Dopo la protonazione, un alcol subisce un'addizione nucleofila al gruppo carbonilico, formando inizialmente un emiacetale dopo la deprotonazione. Un'ulteriore protonazione del gruppo <chem>-OH</chem> nell'emiacetale consente l'eliminazione di acqua per formare uno '''ione ossonio'''. Un secondo nucleofilo alcolico si addiziona allo ione ossonio per produrre un acetale protonato. Dopo la deprotonazione, si forma il prodotto acetale. # '''Protonazione del Carbonile:''' Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio carbonilico più elettrofilo.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_1.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 1|407x407px]] # '''Addizione Nucleofila (1):''' Un alcol si addiziona al carbonile, producendo un emiacetale protonato.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_2.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 2|275x275px]] # '''Deprotonazione:''' L'acqua agisce come base per deprotonare l'intermedio, creando un '''emiacetale''' neutro e ione idronio.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_3.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 3|366x366px]] # '''Protonazione dell'Ossidrile:''' Il gruppo <chem>-OH</chem> dell'emiacetale viene protonato, trasformandolo in un buon gruppo uscente (acqua).[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_4.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 4|346x346px]] # '''Eliminazione dell'Acqua:''' La coppia solitaria di elettroni sull'ossigeno dell'etere riforma un doppio legame <chem>C=O</chem>, causando l'eliminazione di acqua e producendo uno '''ione ossonio'''.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_5.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 5|310x310px]] # '''Addizione Nucleofila (2):''' Un secondo alcol si addiziona allo ione ossonio, producendo un acetale protonato.[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_6.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 6|268x268px]] # '''Deprotonazione Finale:''' L'acqua agisce come base e deprotona l'intermedio, creando l''''acetale''' prodotto e rigenerando il catalizzatore acido (ione idronio).[[File:Mechanism_for_Hemiacetal_and_Acetal_Formation_step_7.svg|centro|Mechanism for Hemiacetal and Acetal Formation step 7|328x328px]] === Formazione Biologica di Acetali ed Emiacetali === Le molecole che possiedono sia un gruppo alcolico che uno carbonilico possono subire una reazione '''intramolecolare''' per formare un '''emiacetale ciclico'''. [[File:Cyclic_hemiacetal_formation.svg|centro|Cyclic hemiacetal formation|435x435px]] Poiché gli zuccheri contengono spesso gruppi funzionali alcolici e carbonilici, la formazione di emiacetali intramolecolari è comune nella chimica dei carboidrati. Ad esempio, il comune zucchero '''glucosio''' esiste in forma ciclica per oltre il 99% del tempo in una soluzione acquosa. [[File:Hemiacetal_sugar_example.svg|centro|Hemiacetal sugar example|567x567px]] ''Conversione del D-Glucosio in Beta-D-Glucopiranosio (Emiacetale Ciclico)'' == Riduzioni Biologiche Tramite Trasferimento di Idruri ai Carbonili == Uno dei più importanti agenti riducenti biologici è il '''NADH''' (la forma ridotta della nicotinammide adenina dinucleotide), che può agire come fonte dello ione idruro. ==== Nicotinammide Adenina Dinucleotide - Un Coenzima di Trasferimento di Idruri ==== Sebbene si parli di idruri che agiscono come nucleofili e gruppi uscenti, gli ioni idruro discreti sono troppo instabili per esistere come intermedi reali nelle reazioni organiche delle cellule viventi. Le reazioni redox biochimiche che coinvolgono il trasferimento di idruri richiedono la partecipazione di un '''coenzima''' di trasferimento di idruri. Nelle reazioni che coinvolgono composti carbonilici, una molecola chiamata '''nicotinammide adenina dinucleotide''' svolge generalmente questo ruolo. [[File:Structure_NAD%25_2B.svg|centro|Structure NAD% 2B|635x635px]]Poiché la chimica redox avviene specificamente nella parte nicotinamidica della molecola, in genere il resto della molecola viene semplicemente designato come gruppo “R”. NAD+ e NADP+ funzionano entrambi nelle reazioni redox biochimiche come accettori di idruro: cioè come agenti ossidanti. Le altre forme del coenzima, NADH e NADPH, fungono da donatori di idruro: cioè da agenti riducenti.[[File:Structure_Biological_Hydride_donors_and_acceptors.svg|centro|Structure Biological Hydride donors and acceptors|309x309px]] *'''NAD<chem>+</chem>''' e '''NADP<chem>+</chem>''' funzionano come '''accettori di idruri''' (agenti ossidanti). * '''NADH''' e '''NADPH''' servono come '''donatori di idruri''' (agenti riducenti). Il fosfato sul gruppo pentosio nucleotidico di NADP+ e NADPH si trova lontano dall'anello nicotinamidico e non partecipa direttamente alla funzione di trasferimento dell'idruro del cofattore.[[File:NADH_Reduction_Example.svg|centro|NADH Reduction Example|363x363px]]Questa reazione può essere semplificata nel modo seguente:[[File:Hydride_reduction_simple.svg|centro|Hydride reduction simple|523x523px]] ==== Esempi di Reazioni Biologiche di Trasferimento di Idruri ==== *'''Fermentazione Alcolica:''' In un processo molto importante per la produzione di vino e birra, un enzima NADH-dipendente nel lievito produce '''etanolo''' riducendo l'acetaldeide.[[File:NADH-dependent_enzyme_in_yeast_produces_ethanol_by_reducing_acetaldehyde.png|centro|NADH-dependent enzyme in yeast produces ethanol by reducing acetaldehyde|300x300px]] * '''Fermentazione Lattica:''' Questo processo avviene nei muscoli in carenza di ossigeno e in alcuni batteri. Converte il piruvato in '''lattato''' tramite l'addizione di un idruro, utilizzando l'enzima lattato deidrogenasi e producendo NAD<chem>+</chem> nel processo. È responsabile del sapore aspro dei crauti e dello yogurt.[[File:Lactic_acid_fermentation_occurs_by_converting_pyruvate_into_lactate.png|centro|Lactic acid fermentation occurs by converting pyruvate into lactate]] == Fonte == https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/19%3A_Aldehydes_and_Ketones-_Nucleophilic_Addition_Reactions [[Categoria:Chimica organica per il liceo|Aldeidi e chetoni]] h4idq0bbhvvcspbheem398ni9lq2492 2 57507 498426 496840 2026-05-24T17:59:26Z Conte2007 51006 498426 wikitext text/x-wiki ==== Esercizi di epossidazione ==== 1. Prevedere il prodotto della reazione del cis-2-esene con MCPBA (acido meta-cloroperossibenzoico) a) in solvente acetone. [[File:Cis-2-hexene_reacts_with_MCPBA_in_acetone.svg|centro|senza_cornice|391x391px]] b) in un mezzo acquoso con acido o basecatalizzatorepresente.[[File:Cis-2-hexene reacts with MCPBA in aqueous medium with acid or base catalyst.svg|Reazione organica|centro|senza_cornice|412x412px]]2. Prevedere il prodotto della reazione del trans-2-pentene con il monoperossiftalato di magnesio (MMPP) in un solvente cloroformio.[[File:Trans-2-pentene reacts with magnesium monoperoxyphthalate (MMPP) in chloroform.svg|Reazione organica|centro|senza_cornice|411x411px]]3. Prevedere il prodotto della reazione del trans-3-esene con MCPBA nel solvente etere.[[File:Trans-3-hexene reacts with MCPBA in ether solvent.svg|Reazione organica|centro|senza_cornice|402x402px]]4. Prevedere la reazione del propene con MCPBA. a) in solvente acetone[[File:Propene reacts with MCPBA in acetone.svg|Reazione organica|centro|senza_cornice]]b) dopo elaborazione in soluzione acquosa.[[File:Propene reacts with 1. MCPBA in acetone followed by 2. aqueous workup.svg|Reazione organica|centro|senza_cornice]]5. Prevedere la reazione del cis-2-butene nel solvente cloroformio. [[File:Cis-2-butene reacts with MCPBA in chloroform solvent.svg|Reazione organica|centro|senza_cornice]] === Anti-diidrossilazione === Gli epossidi possono essere scissi da acido acquoso per dare glicoli che sono spesso diastereoisomeri rispetto a quelli preparati con la reazione di sin-idrossilazione descritta sopra. Il trasferimento protonico dal catalizzatore acido genera l'acido coniugato dell'epossido, che viene attaccato da nucleofili come l'acqua allo stesso modo in cui subisce la reazione lo ione bromonio ciclico descritto sopra. Il risultato è '''l'anti-idrossilazione''' del doppio legame, in contrasto con la sin-stereoselettività del metodo precedente. Nella seguente equazione questa procedura è illustrata per un epossido cis-disostituito, che, naturalmente, potrebbe essere preparato dal corrispondente cis-alchene. Questa idratazione di un epossido non modifica lo stato di ossidazione di alcun atomo o gruppo. (IMM) === Sin Diidrossilazione === Il tetrossido di osmio ossida gli alcheni per formare glicoli tramite addizione sin. Un glicole, noto anche come diolo vicinale, è un composto con due gruppi -OH su atomi di carbonio adiacenti. (IMM) === Introduzione === La reazione con OsO₄ è un processo coordinato che ha un andamento ciclico intermedio e senza riarrangiamenti. La diidrossilazione vicinale sin completa la sequenza di epossido-idrolisi che costituisce una diidrossilazione di un alchene. Quando un alchene reagisce con il tetrossido di osmio, si possono formare stereocentri nel prodotto glicole. Gli alcheni cis danno (IMM) OsO₄ si forma lentamente quando la polvere di osmio reagisce con i gas a temperatura ambiente. La reazione del solido sfuso richiede il riscaldamento a 400 °C: Os(s) + 2O₂(g) → OS₄ Poiché il tetrossido di osmio è costoso e altamente tossico, la reazione con gli alcheni è stata modificata. Quantità catalitiche di OsO₄ e quantità stechiometriche di un agente ossidante come il perossido di idrogeno vengono ora utilizzate per eliminare alcuni rischi. Inoltre, un reagente più vecchio che veniva utilizzato al posto di OsO₄ era permanganato di potassio, KMNO₄. Sebbene i sin dioli risultino dalla reazione di KMNO₄ e un alchene, il permanganato di potassio è meno utile poiché fornisce scarse rese del prodotto a causa del [seguente meccanismo]. === Meccanismo === * Attacco elettrofilo sull'alchene ** il legame Pi dell'alchene agisce come il nucleofilo e reagisce con il tetrossido di osmio (VIII) (OsO₄) ** 2 elettroni dal doppio legame scorrono verso il metallo osmio *** Nel processo, 3 coppie di elettroni si muovono simultaneamente ** Viene prodotto estere ciclico con Os (VI) * Riduzione ** H 2 S riduce l'estere ciclico *** È possibile utilizzare NaHSO₄ con H₂O ** Forma il sin-1,2-diolo (glicole) Esempio: Diidrossilazione dell'1-etil-1-cicloeptene === Idrossilazione degli alcheni === I prodotti diidrossilati (glicoli) si ottengono per reazione con permanganato di potassio acquoso (pH > 8) o tetrossido di osmio in soluzione di piridina. Entrambe le reazioni sembrano procedere con lo stesso meccanismo (mostrato sotto); il metallociclico intermedio può essere isolato nella reazione dell'osmio. In soluzione basica l'anione permanganato viola viene ridotto allo ione manganato verde, fornendo un bel test di colore per il gruppo doppio legame funzionale. Dal meccanismo mostrato qui ci aspetteremmo sin-stereoselettività nel legame con l'ossigeno, e la regioselettività non è un problema. (IMM) Se vista nel contesto delle reazioni di addizione precedentemente discusse, la reazione di idrossilazione potrebbe sembrare poco plausibile. Il permanganato e il tetrossido di osmio hanno configurazioni simili, in cui l'atomo di metallo occupa il centro di un gruppo tetraedrico di atomi di ossigeno carichi negativamente. Come potrebbe quindi una specie del genere interagire con gli elettroni nucleofili pi di un doppio legame? Una possibile spiegazione è che un orbitale d vuoto dell'atomo di metallo elettrofilo si estenda ben oltre gli atomi di ossigeno circostanti e avvii il trasferimento di elettroni dal doppio legame al metallo, in modo analogo a quanto osservato in precedenza per il platino. Il back-bonding degli ossigeni nucleofili all'orbitale π* che si trova in posizione di antilegame completa questa interazione. Il risultato è la formazione di un intermedio metallociclico, come mostrato sopra. === Evidenziazione chimica === I farmaci antitumorali sono stati formati utilizzando la diidrossilazione. Questo metodo è stato applicato alla sintesi enantioselettiva dell'ovalicina, una classe di prodotti derivati da funghi chiamati agenti antiangiogenesi. Questi prodotti antitumorali possono interrompere l'apporto di sangue ai tumori solidi. Un derivato dell'ovalicina, TNP-470, è chimicamente stabile, non tossico e non infiammatorio. Il TNP-470 è stato utilizzato nella ricerca per determinare la sua efficacia nel trattamento del cancro al seno, al cervello, alla cervice, al fegato e alla prostata. (ES) (OBB.-KEY) == 8.8: Ossidazione degli alcheni - Scissione a composti carbonilici == L'ozonolisi è un metodo di scissione ossidativa di alcheni o alchini che utilizza l'ozono (O₃), un allotropo reattivo dell'ossigeno. Il processo consente di sostituire i doppi o tripli legami carbonio-carbonio con doppi legami con l'ossigeno. Questa reazione viene spesso utilizzata per identificare la struttura di alcheni sconosciuti, scomponendoli in pezzi più piccoli e più facilmente identificabili. L'ozonolisi avviene anche in modo naturale e potrebbe rompere le unità ripetute utilizzate nella gomma e in altri polimeri. Su scala industriale, l'acido azelaico e l'acido pelargonico sono prodotti dall'ozonolisi. (IMM) L'ozono gassoso viene prima fatto passare attraverso la soluzione di alchene desiderata in metanolo o diclorometano. Il primo prodotto intermedio è una molecola di ozonide che viene poi ulteriormente ridotta a prodotti carbonilici. Ciò comporta la rottura del doppio legame carbonio-carbonio, sostituito da un doppio legame carbonio-ossigeno. === Meccanismo di reazione === ==== Fase 1: ==== (imm) Il primo passo nel meccanismo dell'ozonolisi è l'aggiunta elettrofila iniziale dell'ozono al doppio legame carbonio-carbonio, che poi forma l'intermedio molozonide. A causa dell'instabilità della molecola di molozonide, questa prosegue la reazione e si scinde per formare un carbonile e una molecola di ossido di carbonile. ==== Fase 2: ==== (imm) Il carbonile e l'ossido di carbonile si riorganizzano e si riformano per creare l'intermedio stabile ozonide. Poiché alcuni ozonidi sono esplosivi, vengono immediatamente fatti reagire con un processo riduttivo per convertire la molecola di ozonide nei prodotti carbonilici desiderati. Un tipico processo riduttivo è lo zinco metallico in acido acetico. A seconda dell'alchene di partenza, si possono ottenere diversi prodotti carbonilici. Ad esempio, un alchene tetrasostituito produrrebbe due prodotti chetonici, mentre un alchene trisostituito produrrebbe un prodotto chetonico e uno aldeidico. Sebbene esistano altre opzioni per la scissione ossidativa del doppio legame, questa è la reazione più comunemente utilizzata. (ES) == 8.9: Addizione di carbeni ad alcheni - Sintesi del ciclopropano == La natura altamente tesa dei composti ciclopropanici li rende molto reattivi e interessanti bersagli sintetici. Inoltre, i ciclopropani sono presenti in numerosi composti biologici. Un metodo comune di sintesi dei ciclopropani è la reazione dei carbeni con il doppio legame negli alcheni o nei cicloalcheni. Il metilene, H2C, è il carbene più semplice e in generale i carbeni hanno la formula R2C. Altre specie che reagiscono con gli alcheni per formare ciclopropani, ma che non seguono la formula dei carbeni, sono chiamate carbenoidi. === Introduzione === Un tempo si pensava che i carbeni fossero solo intermedi a vita breve. Le reazioni di questa sezione si occupano solo di questi carbeni a vita breve, che vengono per lo più preparati in situ, in concomitanza con la reazione principale. Tuttavia, esistono i cosiddetti carbeni persistenti. Questi carbeni persistenti sono stabilizzati da una varietà di metodi che spesso includono anelli aromatici o metalli di transizione. In generale, un carbene è neutro e possiede 6 elettroni di valenza, 2 dei quali non sono di legame. Questi elettroni possono occupare lo stesso orbitale ibridato sp² per formare un carbene singoletto (con elettroni appaiati), oppure due orbitali sp² diversi per formare un carbene tripletto (con elettroni non appaiati). La chimica dei carbeni di tripletto e di singoletto è molto diversa, ma può essere semplificata con l'affermazione: i carbeni di singoletto di solito mantengono la stereochimica, mentre i carbeni di tripletto no. I carbeni discussi in questa sezione sono singoletti e quindi mantengono la stereochimica. La reattività di un carbene singoletto è concertata e simile a quella di un'addizione elettrofila o nucleofila, mentre i carbeni tripletti reagiscono come biradicali, il che spiega perché la stereochimica non viene mantenuta. La natura altamente reattiva dei carbeni porta a reazioni molto rapide in cui la fase determinante è generalmente la formazione del carbene. === Preparazione del metilene === La preparazione del metilene inizia con il gas giallo diazometano, CH2N2. Il diazometano può essere esposto alla luce, al calore o al rame per facilitare la perdita di azoto gassoso e la formazione del più semplice carbene metilene. Il processo è guidato dalla formazione dell'azoto gassoso, che è una molecola molto stabile. (imm) === Reazione del carbene con gli alcheni === Un carbene come il metilene reagisce con un alchene rompendo il doppio legame e ottenendo un ciclopropano. La reazione di solito lascia inalterata la stereochimica del doppio legame. Come detto in precedenza, i carboni si formano generalmente insieme alla reazione principale; quindi il materiale di partenza è il diazometano e non il metilene. (imm) Nel caso precedente il cis-2-butene viene convertito in cis-1,2-dimetilciclopropano. Allo stesso modo, sotto viene mantenuta la configurazione trans. Questo dimostra che le reazioni sono stereospecifiche, solo un singolo stereoisomero è ottenuto come prodotto. (imm) === Altri tipi di carbeni e carbenoidi === Oltre al carbene generale con formula R2C, esistono numerosi altri composti che si comportano in modo simile ai carbeni nella sintesi del ciclopropano. I carbeni alogenati si formano dagli alometani. Un esempio è il dicolorcarbene, Cl2C. Il meccanismo di formazione del diclorocarbene è riportato negli appunti di studio. Questi carbeni alogenati formano ciclopropani nello stesso modo del metilene, ma con l'interessante presenza di due atomi di alogeno al posto degli atomi di idrogeno. I carbenoidi sono sostanze che formano ciclopropani come i carboni, ma non sono tecnicamente carboni. Un esempio comune è la reazione stereospecifica di Simmon-Smith che utilizza il carbenoide - ICH₂ZnI. Lo ioduro di zinco (iodometil) si forma in situ attraverso la miscelazione di Zn-Cu con CH₂I2₂. Se questo ICH₂ZnI è in presenza di un alchene, un gruppo CH2 viene trasferito al doppio legame per creare ciclopropano. Poiché questo reagisce come un carbene, gli stessi metodi possono essere applicati per determinare il prodotto. (ES) (OBB.-KEY) == 8.10: Addizioni radicali agli alcheni - Polimeri a crescita di catena == Un polimero è una grande molecola costruita con unità ripetute di molti monomeri (molecole più piccole). Un esempio nel mondo biologico è la cellulosa, che è un polimero composto da unità monomeriche ripetute di glucosio. Un esempio sintetico è il polietilene, che è un polimero con l'etilene come unità ripetuta del monomero. Le trasformazioni chimiche più comuni e termodinamicamente favorite degli alcheni sono le reazioni di addizione. È noto che molte di queste reazioni di addizione procedono in modo graduale attraverso intermedi reattivi e questo è il meccanismo seguito dalla maggior parte delle polimerizzazioni. Qui viene presentato un diagramma generale che illustra questo assemblaggio di macromolecole lineari, che supporta il nome di polimeri a crescita di catena. Poiché un legame pi greco nel monomero viene convertito in un legame sigma nel polimero, la reazione di polimerizzazione è solitamente esotermica di 8-20 kcal/mol. In effetti, sono stati riportati casi di polimerizzazioni esplosivamente incontrollate. (IMM con rif. *) È utile distinguere quattro procedure di polimerizzazione che si adattano a questa descrizione generale. - Polimerizzazione radicale L'iniziatore è un radicale e il sito di propagazione della reattività (*) è un radicale del carbonio. - Polimerizzazione cationica L'iniziatore è un acido e il sito di propagazione della reattività (*) è un carbocatione. - Polimerizzazione anionica L'iniziatore è un nucleofilo e il sito di propagazione della reattività (*) è un carbanione. - Polimerizzazione catalitica di coordinazione L'iniziatore è un complesso di metalli di transizione e il sito di propagazione della reattività (*) è un complesso catalitico terminale. === Polimerizzazione radicale a catena === I polimeri a crescita a catena si formano con un processo di reazione a catena. La prima fase prevede che un iniziatore si aggiunga a un doppio legame carbonio-carbonio nel primo monomero, dando origine a un intermedio reattivo. Questo intermedio reattivo va poi a reagire con un secondo alchene monomero per produrre un altro intermedio reattivo. Questo processo continua a far crescere il polimero da un monomero a molti monomeri fino alla fase di terminazione, quando il radicale viene consumato. Nota: nei meccanismi radicalici, la freccia che indica il movimento dell'elettrone ha l'aspetto di un “amo da pesca” o di una mezza freccia, anziché di una freccia intera, che indica il movimento di una coppia di elettroni. Iniziazione: Praticamente tutti i monomeri descritti in precedenza sono soggetti a polimerizzazione radicale. Poiché la polimerizzazione radicale può essere avviata da tracce di ossigeno o altre impurità minori, i campioni puri di questi composti sono spesso “stabilizzati” da piccole quantità di inibitori radicali per evitare reazioni indesiderate. Quando si desidera la polimerizzazione radicale, questa deve essere avviata utilizzando un iniziatore radicale, come un perossido o alcuni composti azoici. Di seguito sono riportate le formule di alcuni iniziatori comuni e le equazioni che mostrano la formazione di specie radicali da questi iniziatori. (IMM) '''<u>Propagazione</u>''': Una volta che l'iniziatore ha reagito con l'alchene per creare il radicale intermedio di carbonio, si aggiunge a un'altra molecola di alchene per produrre un altro radicale. Questo processo si ripete costruendo la catena polimerica. '''<u>Terminazione</u>''': Il processo di crescita della catena termina quando avviene una reazione che consuma il radicale. I processi più comuni sono la combinazione radicale (due catene in crescita si combinano insieme) e la disproporzione. Un esempio di questa polimerizzazione a catena radicale è la conversione dello stirene in polistirene, mostrata nel diagramma seguente. Le prime due equazioni illustrano il processo di iniziazione, mentre le ultime due equazioni sono esempi di propagazione della catena. Ogni unità monomerica si aggiunge alla catena in crescita in modo da generare il radicale più stabile. Poiché i radicali del carbonio sono stabilizzati da molti tipi di sostituenti, è comprensibile la preferenza per la regioselettività testa-coda nella maggior parte delle polimerizzazioni di addizione. Poiché i radicali tollerano molti gruppi funzionali e solventi (compresa l'acqua), le polimerizzazioni radicaliche sono ampiamente utilizzate nell'industria chimica. (IMM) In linea di principio, una volta avviata, la polimerizzazione radicale potrebbe continuare incontrollata, producendo pochi polimeri a catena estremamente lunga. In pratica, si forma un numero maggiore di catene di dimensioni moderate, il che indica che devono essere in atto reazioni di terminazione della catena. I processi di terminazione più comuni sono la combinazione radicale e la sproporzione. Queste reazioni sono illustrate dalle seguenti equazioni. Le catene polimeriche in crescita sono colorate in blu e rosso, mentre l'atomo di idrogeno trasferito nella disproporzione è colorato in verde. Si noti che in entrambi i tipi di terminazione due siti radicali reattivi vengono rimossi con la conversione simultanea in prodotti stabili. Poiché la concentrazione di specie radicaliche in una reazione di polimerizzazione è piccola rispetto agli altri reagenti (ad esempio, monomeri, solventi e catene terminate), la velocità con cui avvengono queste reazioni di terminazione radicalica è molto bassa e la maggior parte delle catene in crescita raggiunge una lunghezza moderata prima della terminazione. (IMM) L'importanza relativa di queste terminazioni varia a seconda della natura del monomero in fase di polimerizzazione. Per l'acrilonitrile e lo stirene la combinazione è il processo principale. Tuttavia, il metacrilato di metile e l'acetato di vinile sono terminati principalmente per disproporzione. Un'altra reazione che distoglie le polimerizzazioni radicali a catena dalla produzione di macromolecole lineari è chiamata trasferimento di catena. Come suggerisce il nome, questa reazione sposta un radicale di carbonio da una posizione all'altra mediante un trasferimento intermolecolare o intramolecolare di atomi di idrogeno (colorati in verde). Queste possibilità sono dimostrate dalle seguenti equazioni (IMM) Le reazioni di trasferimento di catena sono particolarmente diffuse nella polimerizzazione radicalica ad alta pressione dell'etilene, che è il metodo utilizzato per produrre LDPE (polietilene a bassa densità). Il radicale di 1º alla fine di una catena in crescita viene convertito in un radicale di 2º più stabile mediante trasferimento di atomi di idrogeno. L'ulteriore polimerizzazione nel nuovo sito radicale genera un radicale a catena laterale, che a sua volta può portare alla creazione di altre catene laterali tramite reazioni di trasferimento di catena. Di conseguenza, la morfologia dell'LDPE è una rete amorfa di macromolecole altamente ramificate. (ES) (OBB.-KEY) == 8.11: Addizioni biologiche di radicali agli alcheni == Nella sezione precedente (8-10: Addizioni radicali agli alcheni: polimeri a catena), sono stati formati intermedi radicali di carbonio molto reattivi per le polimerizzazioni degli alcheni. L'elevata reattività dei radicali ne rende difficile il controllo, anche se molti chimici stanno attualmente lavorando su questo aspetto. Pertanto, esiste un limite all'utilità della polimerizzazione radicalica. Le reazioni biologiche non presentano lo stesso problema, poiché l'enzima controlla la reazione. Nel sito attivo di un enzima, un monomero alla volta entra a reagire nell'orientamento corretto con tutti i gruppi vicini necessari affinché la reazione proceda nelle vicinanze. Un esempio di polimerizzazione radicale a catena viene discusso in seguito. === Meccanismi radicalici per le reazioni dipendenti dalla flavina === I coenzimi della flavina, come i loro omologhi del nicotinammide adenina dinucleotide (NAD), possono agire come accettori e donatori di idruri. In queste reazioni redox, due elettroni vengono trasferiti insieme sotto forma di ione idruro. La flavina, tuttavia, è anche in grado di mediare passaggi chimici in cui viene trasferito un singolo elettrone spaiato - in altre parole, la chimica radicale. Ciò è dovuto alla capacità del sistema flavinico di formare un intermedio radicale stabilizzato chiamato semichinone, che si forma quando FADH₂ (o FMNH2₂) dona un singolo elettrone o quando FAD (o FMN) accetta un singolo elettrone. (IMM) Questa capacità di trasferimento di un singolo elettrone delle flavine è fondamentale per il loro ruolo metabolico come punto di ingresso degli elettroni nella fase di trasporto degli elettroni della respirazione. Gli elettroni “raccolti” dall'ossidazione delle molecole di combustibile vengono convogliati, uno per uno, da FMNH₂ nella catena di trasporto degli elettroni, dove finiscono per ridurre l'ossigeno molecolare. Il NADH non è in grado di trasferire un singolo elettrone - tutto ciò che può fare è trasferire due elettroni, sotto forma di idruro, all'FMN; l'FMNH₂ rigenerato è quindi in grado di continuare a inviare singoli elettroni nella catena di trasporto. (IMM) Maggiori dettagli su questo processo si potranno apprendere in un corso di biochimica. Poiché le flavine sono in grado di svolgere sia la chimica a singolo elettrone sia quella a due elettroni, i meccanismi rilevanti delle reazioni catalizzate dai flavoenzimi sono spesso più difficili da determinare. Ricordiamo la reazione di deidrogenazione catalizzata dall'acil-CoA deidrogenasi (sezione 16.5C): essa comporta il trasferimento di due elettroni e due protoni (cioè una molecola di idrogeno) al FAD. Entrambi gli elettroni potrebbero essere trasferiti insieme, con il coenzima FAD che funge semplicemente da accettore di idruri (questo è il meccanismo che abbiamo considerato in precedenza). Tuttavia, poiché il coenzima ossidante utilizzato è il FAD e non il NAD+, è anche possibile che la reazione avvenga tramite un processo intermedio radicalico a singolo elettrone. Nel meccanismo radicalico alternativo proposto di seguito, ad esempio, l'intermedio enolato dona prima un singolo elettrone al FAD, formando un intermedio radicale semichinone (fase 2). Il secondo elettrone viene trasferito quando l'intermedio semichinone estrae un idrogeno dal C_b in modo omolitico (fase 3). (IMM) Gli scienziati non sono ancora sicuri di quale meccanismo - il meccanismo di trasferimento di idruri che abbiamo visto nella sezione 16.5B o il trasferimento di un singolo elettrone descritto sopra - descriva più accuratamente ciò che accade in questa reazione. L'eliminazione coniugata catalizzata dalla corismato sintasi (sezione 14.3B) è un altro esempio di reazione in cui la partecipazione della flavina mette in dubbio la questione di quale sia il meccanismo rilevante. Potrebbe trattarsi semplicemente di una reazione E1' coniugata, con formazione di un intermedio carbocatione allilico. La domanda che assilla i ricercatori che studiano questo enzima, tuttavia, è perché sia necessario il FADH₂. Non si tratta di una reazione redox e, di conseguenza, il FADH₂ ''non'' viene consumato nel corso della trasformazione: è sufficiente che sia legato nel sito attivo perché la reazione proceda. Dato che le flavine partecipano generalmente alla chimica a singolo elettrone, ciò indica che potrebbero essere coinvolti intermedi radicali. Recentemente è stato proposto un meccanismo alternativo, che coinvolge un intermedio di flavina semichinone (J. Biol. Chem 2004, 279, 9451). Si noti che un singolo elettrone viene trasferito dal substrato al coenzima nella fase 2, per poi essere ritrasferito nella fase 4. (IMM) (OBB.-KEY) == Idratazione degli alchini == ==== Esercizio 1 ==== Completa le seguenti equazioni di reazione scrivendo il prodotto organico ottenuto: : a) CH≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : b) CH₃–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : c) CH₃–C≡C–CH₃ + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : d) CH₃CH₂–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → ==== Esercizio 2 ==== [[File:1-pentino, Esercizio 2 Idratazione.png|centro|137x137px]] Scrivi il nome IUPAC del prodotto che si ottiene dall’idratazione acida dell’alchino rappresentato. ==== Esercizio 3 ==== Spiega perché l’idratazione dell’acetilene (CH≡CH) produce acetaldeide e non un chetone, mentre l’idratazione del propino (CH₃–C≡CH) produce un chetone. ==== Esercizio 4 ==== Dall’idratazione acida del propino, l’atomo di ossigeno si lega al carbonio interno (C-2) o al carbonio terminale (C-1)? Rispondi applicando in modo diretto la regola di Markovnikov. ==== Esercizio 5 ==== Durante la reazione di idratazione del propino, prima di ottenere il chetone finale, si forma un intermedio instabile che contiene contemporaneamente un doppio legame (C=C) e un gruppo ossidrile (–OH). Come si chiama questa specifica classe di composti? Scrivi la sua formula di struttura. ==== Esercizio 6 ==== Spiega che cos’è la tautomeria cheto-enolica e perché è indispensabile per comprendere il prodotto finale dell’idratazione degli alchini. ==== Esercizio 7 ==== [[File:2-pentanone, Esercizio 7 Chimica organica.png|centro|216x216px]] Risali all’alchino o agli alchini di partenza che potrebbero dare il composto carbonilico rappresentato per idratazione acida (H₂SO₄/HgSO₄, H₂O). Indica le condizioni di reazione. ==== Esercizio 8 ==== Nella seguente equazione è stato commesso un errore. Individua l’errore, spiega perché è sbagliato e scrivi l’equazione corretta: : CH₃–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → CH₃–CH₂–CHO ==== Esercizio 9 ==== Per far avvenire l’idratazione di un alchino non basta usare l’acqua, ma è necessario aggiungere l’acido solforico (H₂SO₄) e il solfato mercurico (HgSO₄). Spiega brevemente qual è la funzione chimica di queste due sostanze all’interno della reazione. ==== Esercizio 10 ==== [[File:3-esino, Esercizio 10 Chimica organica.png|centro|175x175px]] Spiega perché dall’idratazione acida dell’alchino rappresentato si ottiene un unico prodotto, e scrivi la sua formula di struttura. ==== Esercizio 11 ==== Uno studente afferma: «Dall’idratazione di qualsiasi alchino si ottiene sempre e solo un chetone». Sei d’accordo? Argomenta la risposta portando almeno due esempi a supporto della tua posizione. ==== Esercizio 12 ==== Indica, per ciascuno dei seguenti alchini, se il prodotto di idratazione acida è un’aldeide o un chetone, e motiva la risposta in base alla struttura dell’alchino: : a) 1-butino : b) 2-butino : c) 1-pentino : d) 2-pentino ==== Esercizio 13 ==== Spiega perché la forma enolica che si forma come intermedio nell’idratazione degli alchini è termodinamicamente meno stabile della corrispondente forma chetonica. ==== Esercizio 14 ==== [[File:Prop-1-en-2-olo.png|centro|135x135px]] Identifica la specie chimica rappresentata nell’immagine e descrivi il ruolo che svolge nel meccanismo di idratazione dell’alchino. ==== Esercizio 15 ==== Un chimico vuole sintetizzare il butanone (CH₃–CO–CH₂–CH₃) a partire da un alchino. Quale alchino deve scegliere come reagente di partenza? Descrivi le condizioni di reazione necessarie. ==== Esercizio 16 ==== Spiega, con riferimento alla regola di Markovnikov, perché nell’idratazione di un alchino terminale il gruppo ossidrile (–OH) si lega preferenzialmente al carbonio interno del triplo legame e non a quello terminale. ==== Esercizio 17 ==== Nella seguente equazione è stato commesso un errore. Individua l’errore, spiega perché è sbagliato e scrivi l’equazione corretta: : CH₃–C≡C–CH₃ + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → CH₃–CH(OH)–CH=CH₂ ==== Esercizio 18 ==== [[File:1-butyne, 2-butyne.png|centro|253x253px]] Confronta i prodotti di idratazione acida dei due alchini rappresentati. Spiega le analogie e le differenze nei prodotti ottenuti. ==== Esercizio 19 ==== Prevedi quanti prodotti di idratazione acida distinti si possono ottenere da ciascuno dei seguenti alchini, e scrivi le loro formule di struttura: : a) 2-butino : b) 2-pentino : c) 3-esino : d) 4-ottino ==== Esercizio 20 ==== Quando si esegue l’idratazione acida di un qualsiasi alchino terminale (con più di due atomi di carbonio), il gruppo carbonilico (C=O) del chetone finale si forma sempre sul carbonio interno in posizione 2 della catena e mai sul carbonio terminale in posizione 1. Spiega il motivo di questa selettività. ====== Esercizio 21 ====== Disegna la struttura del prodotto principale che si forma quando il '''1-esino''' viene trattato con H₂O / H₂SO₄ in presenza di HgSO₄. [[File:1-esino.png|centro|senza_cornice|181x181px]] == Soluzioni == ==== Esercizio 1 ==== * a) <chem>CH#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CHO</chem> ''(acetaldeide o etanale)'' * b) <chem>CH3-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH3</chem> ''(acetone o propanone)'' * c) <chem>CH3-C#C-CH3 + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH2-CH3</chem> ''(butanone)'' * d) <chem>CH3CH2-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CH2-CO-CH3</chem> ''(butanone)'' ==== Esercizio 2 ==== Il nome IUPAC del prodotto ottenuto dall'idratazione del 1-pentino è pentan-2-one. L'idratazione acida segue la regola di Markovnikov: l'ossigeno si lega al carbonio interno C-2, generando un metilchetone. ==== Esercizio 3 ==== L'acetilene (etino) possiede solo due atomi di carbonio (<chem>CH#CH</chem>). Quando l'acqua si addiziona al triplo legame, l'intermedio enolico che si forma è l'etanolo (<chem>CH2=CH-OH</chem>). La successiva tautomeria sposta l'idrogeno su un carbonio e l'ossigeno sull'altro, portando necessariamente a un gruppo carbonilico terminale (<chem>-CHO</chem>), cioè all'acetaldeide (un'aldeide). Nel propino (<chem>CH3-C#CH</chem>), il triplo legame coinvolge un carbonio terminale e uno interno; la regola di Markovnikov impone che l'ossigeno si leghi al carbonio interno (C-2), generando un gruppo carbonilico affiancato da due atomi di carbonio (<chem>C-CO-C</chem>), che definisce la struttura di un chetone (il propanone). ==== Esercizio 4 ==== L'atomo di ossigeno si lega al carbonio interno (C-2). Secondo la regola di Markovnikov, in una reazione di addizione elettrofila l'idrogeno dell'acqua si addiziona al carbonio del triplo legame che lega già il maggior numero di idrogeni (il carbonio terminale C-1, che ne ha uno), mentre il gruppo ossidrile <chem>-OH</chem> (e di conseguenza l'atomo di ossigeno finale) si lega al carbonio più sostituito (il carbonio interno C-2, che non ha idrogeni). ==== Esercizio 5 ==== Questa specifica classe di composti prende il nome di enolo (dall'unione di ''-en'' per il doppio legame e ''-olo'' per il gruppo alcolico). La formula di struttura dell'intermedio enolico del propino è il prop-1-en-2-olo: :<chem>CH2=C(OH)-CH3</chem> ==== Esercizio 6 ==== La tautomeria cheto-enolica è una forma particolare di isomeria di struttura (nello specifico, una tautomeria) in cui un enolo e un chetone (o aldeide) si interconvertono rapidamente l'uno nell'altro mediante lo spostamento di un atomo di idrogeno (un protone) e di un doppio legame. È indispensabile per comprendere il prodotto finale perché l'idratazione diretta del triplo legame produce inizialmente un enolo, il quale è un composto altamente instabile. Senza la tautomeria, che riarrangia la molecola nella sua forma carbonilica stabile (<chem>C=O</chem>), non si potrebbe spiegare perché il prodotto isolato al termine della reazione sia un chetone o un'aldeide e non un alcol insaturo. ==== Esercizio 7 ==== Gli alchini di partenza che possono dare il pentan-2-one (<chem>CH3-CO-CH2-CH2-CH3</chem>) sono due: # 1-pentino (<chem>CH3-CH2-CH2-C#CH</chem>) - per addizione secondo Markovnikov sul C-2. # 2-pentino (<chem>CH3-CH2-C#C-CH3</chem>) - alchino asimmetrico che per idratazione fornisce una miscela di pentan-2-one e pentan-3-one. * Condizioni di reazione: Acqua (<chem>H2O</chem>), in presenza di acido solforico (<chem>H2SO4</chem>) come catalizzatore acido e solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>) come co-catalizzatore. ==== Esercizio 8 ==== * L'errore: Il prodotto scritto nell'equazione è un'aldeide (il propanale, <chem>CH3-CH2-CHO</chem>). * Perché è sbagliato: L'idratazione del propino è una reazione regioselettiva che segue la regola di Markovnikov. L'ossigeno deve legarsi al carbonio interno (C-2) e non a quello terminale (C-1). Di conseguenza, si deve ottenere un chetone (l'acetone) e non un'aldeide. * Equazione corretta: :<chem>CH3-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH3</chem> ==== Esercizio 9 ==== * Acido solforico (<chem>H2SO4</chem>): Fornisce gli ioni idrogeno (<chem>H+</chem>) necessari per iniziare l'addizione elettrofila, fungendo da catalizzatore acido. * Solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>): Lo ione mercurico (<chem>Hg^2+</chem>) agisce come un potente catalizzatore coordinandosi con gli elettroni <chem>\pi</chem> del triplo legame dell'alchino. Questo rende il triplo legame molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco nucleofilo da parte dell'acqua, velocizzando una reazione che altrimenti sarebbe estremamente lenta (poiché i carbocationi vinilici intermedi sono molto instabili). ==== Esercizio 10 ==== Si ottiene un unico prodotto perché il 3-esino è un alchino interno perfettamente simmetrico. Entrambi i carboni del triplo legame (C-3 e C-4) hanno lo stesso grado di sostituzione e sono chimicamente equivalenti. Che l'ossigeno si leghi al C-3 o al C-4, la molecola risultante, numerata secondo le regole IUPAC a partire dall'estremità più vicina al gruppo carbonilico, è sempre la stessa. * Formula di struttura del prodotto (esan-3-one): :<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3</chem> ==== Esercizio 11 ==== No, non si è d'accordo. L'affermazione dello studente è errata poiché esiste un'eccezione fondamentale nella reazione di idratazione acida, oltre alla possibilità di usare reazioni diverse per gli alchini terminali. * Esempio 1 (Idratazione acida dell'acetilene): L'idratazione in condizioni acide dell'acetilene (<chem>CH#CH</chem>) produce l'acetaldeide (un'aldeide) e non un chetone, poiché la molecola ha solo due atomi di carbonio. * Esempio 2 (Idroborazione-ossidazione): Se si cambia la metodica di idratazione utilizzando l'idroborazione-ossidazione (condizioni anti-Markovnikov) su un qualsiasi alchino terminale, come il propino, si ottiene sistematicamente un'aldeide (in questo caso, il propanale). ==== Esercizio 12 ==== * a) 1-butino: Chetone (butanone). È un alchino terminale; secondo la regola di Markovnikov l'ossigeno si lega al C-2 interno. * b) 2-butino: Chetone (butanone). È un alchino interno simmetrico; l'attacco su uno dei due carboni interni genera il gruppo carbonilico in mezzo alla catena. * c) 1-pentino: Chetone (pentan-2-one). È un alchino terminale; l'ossigeno si posiziona sul carbonio interno più sostituito (C-2). * d) 2-pentino: Chetone (miscela di pentan-2-one e pentan-3-one). È un alchino interno; l'ossigeno si lega a uno dei due carboni interni del triplo legame, generando in ogni caso strutture chetoniche. ==== Esercizio 13 ==== La forma chetonica è termodinamicamente favorita ed è nettamente più stabile rispetto alla forma enolica principalmente a causa delle energie dei legami coinvolti. Il legame doppio carbonio-ossigeno (<chem>C=O</chem>) del chetone è un legame estremamente forte e stabile, la cui energia di legame è nettamente superiore rispetto alla combinazione di un doppio legame carbonio-carbonio (<chem>C=C</chem>) e un legame singolo carbonio-ossigeno (<chem>C-O</chem>) presenti nell'enolo. Il sistema evolve spontaneamente verso la configurazione a minore contenuto energetico. ==== Esercizio 14 ==== * Se l'immagine mostra un carbocatione vinilico (<chem>R-C^+=CH2</chem>): Si tratta dell'intermedio elettrofilo altamente instabile che si forma nella prima tappa dopo l'attacco del protone <chem>H+</chem>. Il suo ruolo è quello di subire l'attacco nucleofilo da parte dell'acqua per formare il legame carbonio-ossigeno. * Se l'immagine mostra un enolo (<chem>R-C(OH)=CH2</chem>): Si tratta dell'intermedio neutro. Svolge il ruolo di precursore diretto del prodotto finale: attraverso la tautomeria cheto-enolica si converte nel rispettivo isomero carbonilico stabile. ==== Esercizio 15 ==== * Alchino di partenza: Il chimico può scegliere indifferentemente il 1-butino (<chem>CH3-CH2-C#CH</chem>) oppure il 2-butino (<chem>CH3-C#C-CH3</chem>). In entrambi i casi, l'idratazione acida guiderà la formazione del gruppo <chem>C=O</chem> sul secondo carbonio della catena a 4 atomi, producendo butanone puro. * Condizioni di reazione: Trattamento dell'alchino con acqua (<chem>H2O</chem>), acido solforico (<chem>H2SO4</chem>) e solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>) a caldo. ==== Esercizio 16 ==== Nell'idratazione acida, il primo stadio prevede l'addizione di un protone (<chem>H+</chem>) al triplo legame per generare un carbocatione. Se il protone si lega al carbonio terminale, si forma un carbocatione vinilico secondario sul carbonio interno (<chem>R-C^+=CH2</chem>). Se il protone si legasse al carbonio interno, si formerebbe un carbocatione vinilico primario sul carbonio terminale (<chem>R-CH=CH^+</chem>). I carbocationi secondari sono molto più stabili di quelli primari grazie all'effetto induttivo stabilizzante dei gruppi alchilici circostanti. Di conseguenza, l'acqua (nucleofilo) attacca esclusivamente il carbonio interno più stabile, legando lì il gruppo <chem>-OH</chem>. ==== Esercizio 17 ==== * L'errore: Il prodotto riportato è un alcol insaturo (un enolo, nello specifico il but-3-en-2-olo modificato). * Perché è sbagliato: Gli enoli sono intermedi instabili che non possono essere il prodotto finale della reazione. Non appena l'acqua si addiziona al 2-butino si forma il but-2-en-2-olo, il quale subisce immediatamente una tautomeria cheto-enolica per trasformarsi nel chetone saturo isomero più stabile (il butanone). * Equazione corretta: :<chem>CH3-C#C-CH3 + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH2-CH3</chem> ==== Esercizio 18 ==== * Analogie: Entrambi gli alchini, pur avendo il triplo legame in posizioni diverse della catena, producono per idratazione acida lo stesso identico ed unico prodotto finale, ovvero il butanone (<chem>CH3-CO-CH2-CH3</chem>). * Differenze nel percorso: Nel 1-butino la reazione è regioselettiva guidata dalla regola di Markovnikov (l'ossigeno va sul C-2 perché è il carbonio interno più sostituito). Nel 2-butino la reazione non necessita di regioselettività poiché la molecola è simmetrica: l'attacco sul C-2 o sul C-3 produce strutturalmente la stessa identica molecola. ==== Esercizio 19 ==== * a) 2-butino: 1 prodotto (<chem>CH3-CO-CH2-CH3</chem>, butanone). È simmetrico. * b) 2-pentino: 2 prodotti distinti in miscela. Essendo un alchino interno asimmetrico, l'idratazione produce sia il ''pentan-2-one'' (<chem>CH3-CO-CH2-CH2-CH3</chem>) sia il ''pentan-3-one'' (<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH3</chem>). * c) 3-esino: 1 prodotto (<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3</chem>, esan-3-one). È simmetrico. * d) 4-ottino: 1 prodotto (<chem>CH3-CH2-CH2-CO-CH2-CH2-CH2-CH3</chem>, ottan-4-one). È simmetrico. ==== Esercizio 20 ==== Questa selettività è determinata dalla stabilità dell'intermedio di reazione. L'idratazione acida inizia con il legame di un protone (<chem>H+</chem>) al triplo legame. Per minimizzare l'energia, il protone si fissa sul carbonio terminale (C-1) in modo da lasciare la carica positiva sul carbonio interno (C-2), generando un carbocatione vinilico secondario, nettamente più stabile di un eventuale carbocatione primario sul C-1. Quando l'acqua attacca questo carbocatione, introduce il gruppo ossidrilico (<chem>-OH</chem>) esclusivamente sul carbonio 2. Poiché la tautomeria cheto-enolica converte il legame <chem>C-OH</chem> in un legame carbonilico <chem>C=O</chem> mantenendo l'ossigeno sullo stesso atomo di carbonio, il gruppo funzionale del chetone si ritroverà bloccato stabilmente in posizione 2. 5r4ocplz8ru4uaktbjfgh2pwr93iuaf 0 58275 498436 487175 2026-05-24T20:30:55Z ~2026-31108-89 54411 /* Nomenclatura degli Eteri */ 498436 wikitext text/x-wiki {{Chimica organica 2}} [[Chimica organica per il liceo/Eteri e tioli/Approfondimenti|Approfondimenti]] == Introduzione == === Eteri ed Epossidi === [[File:Oxirane-2D-dimensions-vector.svg|miniatura|171x171px|Ossirano]] Sebbene la formula generale per gli '''eteri''' sia ''R-O-R′'', è importante ricordare che esistono anche '''eteri ciclici''' come il tetraidrofurano (un comune solvente organico) o anche gli '''epossidi''', che si incontrano per la prima volta nella Sezione 8.7 durante la sintesi di dioli a partire dagli alcheni. Un epossido è un etere ciclico in cui l'ossigeno è uno degli atomi di un '''anello a tre termini'''. [[File:Etil-metil_etere_e_tetraidrofurano.png|centro|368x368px|Etil-metil etere e tetraidrofurano]] === Tioli e Tioeteri (Solfuri) === I '''tioli''' (''tioalcoli'' o ''mercaptani'') e i '''solfuri''' ('''tioeteri''') sono gli analoghi solforati degli alcoli e degli eteri e hanno rispettivamente le formule generali ''R-S-H'' e ''R-S-R′''. [[File:Thiols.png|centro|315x315px|Thiols]] == Nomenclatura e proprietà degli eteri == === Struttura degli Eteri === Gli '''eteri''' sono una classe di composti organici che contengono un atomo di ossigeno ibridato ''sp³'' tra due gruppi alchilici e hanno formula ''R-O-R′''. Questi composti sono utilizzati in coloranti, profumi, oli, cere e per altri usi industriali. Gli '''eteri alifatici''' non hanno gruppi arilici direttamente legati all'ossigeno etereo. ==== Esempi di Eteri Alifatici ==== [[File:Aliphatic_Ethers.svg|centro|469x469px|Aliphatic Ethers]] Gli '''eteri aromatici''' hanno almeno un anello arilico direttamente legato all'ossigeno etereo. Negli eteri arilici, gli elettroni della coppia solitaria sull'ossigeno sono coniugati con l'anello aromatico, il che modifica significativamente le proprietà dell'etere. ==== Esempio di Eteri Aromatici ==== [[File:Aryl_Ethers.svg|centro|504x504px|Aryl Ethers]] L'ibridazione ''sp³'' dell'ossigeno conferisce agli eteri all'incirca la stessa geometria degli alcoli e dell'acqua. L'angolo di legame R-O-R′ è vicino a quello atteso in una geometria tetraedrica. L'angolo di legame del dimetil etere è di 112°, che è maggiore dell'angolo di legame H-O-H nell'acqua (104,5°) a causa della repulsione sterica dei gruppi metilici. [[File:Ether_Bond_Angle.svg|alt=Ether Bond Angle|centro|287x287px]] La presenza di un atomo di ossigeno elettronegativo conferisce agli eteri un piccolo momento di dipolo, con la densità elettronica concentrata principalmente sull'ossigeno (in rosso e arancione nella mappa del potenziale elettrostatico). [[File:Dipole_ether.png|centro|381x381px|Dipole ether]] === Confronto delle Proprietà Fisiche di Alcoli ed Eteri === Gli eteri, a differenza degli alcoli, non hanno un atomo di idrogeno sull'atomo di ossigeno (cioè, non hanno un gruppo OH). Pertanto, non esiste un '''legame a idrogeno intermolecolare''' tra le molecole di etere, il che rende i loro punti di ebollizione molto più bassi di quelli di un alcol di massa simile. Nonostante la presenza di un piccolo momento di dipolo, gli eteri hanno punti di ebollizione che sono all'incirca gli stessi degli alcani di massa molare comparabile (Tabella 18.1.1). {| class="wikitable" style="text-align:center;" |+'''Tabella 18.1.1''': Confronto dei Punti di Ebollizione di Alcani, Alcoli ed Eteri !Formula di Struttura Condensata !Nome !Massa Molare !Punto di Ebollizione (°C) !Legame a Idrogeno Intermolecolare nel Liquido Puro? |- |CH₃CH₂CH₃ |propano |44 |–42 |no |- |CH₃OCH₃ |dimetil etere |46 |–25 |no |- |CH₃CH₂OH |alcol etilico |46 |78 |sì |- |CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃ |pentano |72 |36 |no |- |CH₃CH₂OCH₂CH₃ |dietil etere |74 |35 |no |- |CH₃CH₂CH₂CH₂OH |alcol butilico |74 |117 |sì |} Le molecole di etere, tuttavia, possiedono un atomo di ossigeno e possono formare legami a idrogeno con le molecole d'acqua. Di conseguenza, un etere ha circa la stessa solubilità in acqua dell'alcol suo isomero. Ad esempio, il dimetil etere e l'etanolo (entrambi con formula molecolare C₂H₆O) sono completamente solubili in acqua, mentre il dietil etere e l'1-butanolo (entrambi C₄H₁₀O) sono scarsamente solubili in acqua (8 g/100 mL di acqua). === Nomenclatura degli Eteri === Quando non sono presenti altri gruppi funzionali, agli eteri semplici viene spesso dato un nome comune di classe funzionale. '''Entrambi i gruppi alchilici legati all'atomo di ossigeno sono nominati come sostituenti (in ordine alfabetico) e poi viene aggiunta la parola''' '''etere'''. Vengono spesso utilizzati i nomi comuni per i sostituenti alchilici discussi nella Sezione 3.3. '''Esempio 18.1.1''' [[File:Ether_Example_1.png|centro|450x450px|ether Example 1]] La nomenclatura IUPAC per gli eteri dovrebbe essere utilizzata per eteri complessi, composti con più di un legame etereo e composti in cui sono presenti altri gruppi funzionali insieme all'etere. In questi casi, un gruppo RO dell'etere viene nominato come sostituente '''alcossi'''. Ai sostituenti alcossi comuni vengono dati nomi derivati dal loro componente alchilico. Il suffisso ''-ile'' viene sostituito con ''-ossi''. (Tabella 18.1.2): [[File:Ethers_Example_2.png|centro|448x448px|ethers Example 2]] {| class="wikitable" style="text-align:center;" |+'''Tabella 18.1.2''': Gruppi Alchilici e Alcossi Comuni !Gruppo Alchilico !Nome !Gruppo Alcossi !Nome |- |CH₃– |Metile |CH₃O– |Metossi |- |CH₃CH₂– |Etile |CH₃CH₂O– |Etossi |- |(CH₃)₂CH– |Isopropile |(CH₃)₂CHO– |Isopropossi |- |(CH₃)₃C– |''tert''-Butile |(CH₃)₃CO– |''tert''-Butossi |- |C₆H₅– |Fenile |C₆H₅O– |Fenossi |} === Esercizio 1 === * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere lineare : CH₃-O-CH₂-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo a catena dritta: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-SH * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo etere ramificato: CH₃-CH₂-O-CH(CH₃)-CH₃ === Esercizio 2 === * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo con una ramificazione: CH₃-CH(SH)-CH(CH₃)-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo etere simmetrico: CH₃-CH₂-O-CH₂-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC al tiolo aromatico composto da un anello di benzene legato a un gruppo -SH. === Esercizio 3 === * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere a catena lunga: CH₃-O-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo ditiolo lineare: HS-CH₂-CH₂-CH₂-SH * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo etere ciclico (un anello saturo a 5 atomi totali di cui uno è l'ossigeno). === Esercizio 4 === * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo ramificato: CH₃-C(CH₃)₂-CH₂-SH * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo etere aromatico: un anello di benzene legato a un gruppo -OCH₃. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo tiolo con un doppio legame: CH₂=CH-CH₂-SH === Esercizio 5 === * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere ramificato: CH₃-O-CH₂-CH(CH₃)-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo ciclico: un anello a 6 carboni (saturo) con un gruppo -SH attaccato. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo ditiolo ramificato: HS-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-SH === Esercizio 6 === * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere clorurato: CH₃-O-CH₂-CH(Cl)-CH₃ * '''2.''' Assegna il nome IUPAC a questo etere aromatico simmetrico: due anelli di benzene legati da un atomo di ossigeno (–O–). === Esercizio 7 === * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo clorurato: CH₃-CH(Cl)-CH₂-SH * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo etere lineare: CH₃-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 5 carboni (saturo) con un gruppo -SH e un gruppo metile (-CH₃) sul carbonio numero 2 (il carbonio con il gruppo -SH è il numero 1). === Esercizio 8 === * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere con un doppio legame: CH₃-O-CH₂-CH=CH₂ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo a catena lunga: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-SH === Esercizio 9 === * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere aromatico: un anello di benzene legato a un gruppo etossilico (-OCH₂CH₃). * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo con due ramificazioni uguali: CH₃-C(CH₃)₂-SH === Esercizio 10 === * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo a due soli carboni: CH₃-CH₂-SH * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo chetone che contiene anche un gruppo tiolo secondario (il chetone vince la priorità): CH₃-CO-CH₂-CH₂-SH * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questa molecola che contiene un gruppo etere e un'aldeide : CH₃-O-CH₂-CHO == Soluzioni dei 10 esercizi == <div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:100%; overflow:auto;"> '''Clicca su "espandi" per vedere le risposte corrette espresse in nomenclatura IUPAC.''' <div class="mw-collapsible-content"> * '''Esercizio 1:''' ** '''1.''' Metossietano ** '''2.''' Butan-1-tiolo ** '''3.''' 2-etossofano (o 2-etossipropano) * '''Esercizio 2:''' ** '''1.''' 3-metilbutan-2-tiolo ** '''2.''' Etossietano ** '''3.''' Benzenetiolo * '''Esercizio 3:''' ** '''1.''' 1-metossofano (o 1-metossibutano) ** '''2.''' Propan-1,3-ditiolo ** '''3.''' Ossaciclofantano * '''Esercizio 4:''' ** '''1.''' 2,2-dimetilpropan-1-tiolo ** '''2.''' Metossibenzene ** '''3.''' Prop-2-en-1-tiolo * '''Esercizio 5:''' ** '''1.''' 1-metossi-2-metilpropanolo (o 1-metossi-2-metilpropano) ** '''2.''' Cicloesantiolo ** '''3.''' 2-metilpropan-1,3-ditiolo * '''Esercizio 6:''' ** '''1.''' 2-cloro-1-metossipropano ** '''2.''' Fenossibenzene * '''Esercizio 7:''' ** '''1.''' 2-cloropropan-1-tiolo ** '''2.''' 1-propossipropano ** '''3.''' 2-metilciclopentantiolo * '''Esercizio 8:''' ** '''1.''' 3-metossiprop-1-ene ** '''2.''' Pentan-1-tiolo (o Esan-1-tiolo a seconda dei carboni, qui sono 5 nella traccia quindi Pentan-1-tiolo) * '''Esercizio 9:''' ** '''1.''' Etossibenzene ** '''2.''' 2-metilpropan-2-tiolo * '''Esercizio 10:''' ** '''1.''' Etantiolo ** '''2.''' 4-mercandobutan-2-one ** '''3.''' 2-metossietanale </div> </div> === Eteri Ciclici === Gli '''eteri ciclici''' sono un tipo di eterociclo con uno o più atomi di ossigeno situati nell'anello. Molti eteri ciclici hanno nomi comuni e sono spesso usati come solventi a causa della loro natura inerte. Queste strutture ad anello si trovano anche in molte molecole biologiche come gli zuccheri e il DNA. Gli anelli sono numerati in modo che un ossigeno occupi la posizione 1. [[File:Ether_Ring_Numbering.svg|centro|308x308px|Ether Ring Numbering]] [[File:Ether_Example_3.png|centro|414x414px|ether Example 3]] == Preparazione degli eteri == {| class="wikitable" !Termini Chiave |Assicurati di essere in grado di definire e utilizzare nel contesto i seguenti termini chiave. * '''Alcossimercuriazione''' * '''Ossimercuriazione''' * '''Sintesi degli eteri di Williamson''' |- !Note di Studio |Abbiamo studiato l' ossimercuriazione come metodo per convertire un alchene in un alcol nella Sezione 8.5. L'alcossimercuriazione è un processo molto simile, con la differenza che ora stiamo convertendo un alchene in un etere. I due processi sono confrontati di seguito. {| class="wikitable" |+Confronto tra Ossimercuriazione e Alcossimercuriazione !Descrizione !Ossimercuriazione !Alcossimercuriazione |- |'''si fa reagire un''' |alchene |alchene |- |'''con''' |acqua |un alcol |- |'''in presenza di''' |Hg(O₂CCH₃)₂ |Hg(O₂CCF₃)₂ |- |'''seguito da trattamento con''' |NaBH₄ |NaBH₄ |- |'''per produrre un''' |alcol |etere |} Rivedi il '''meccanismo''' della reazione di '''ossimercuriazione''' nella Sezione 8.5, prestando particolare attenzione alla '''regiochimica''' e alla '''stereochimica''' della reazione. Il '''meccanismo''' è identico a quello dell''''alcossimercuriazione'''. |} === Formazione di Eteri tramite Disidratazione === La '''disidratazione''' acido-catalizzata di alcoli primari (1º) a catena corta costituisce un metodo industriale specializzato per la preparazione di '''eteri simmetrici'''. Questa reazione ''non'' può essere impiegata per preparare '''eteri asimmetrici''' poiché è probabile che si ottenga una miscela di prodotti. Inoltre, gli alcoli secondari (2º) e terziari (3º) non possono essere utilizzati per questa reazione perché si disidratano per formare alcheni tramite un meccanismo ''E1'' (Sezione 17-6). <math> \mathsf{ 2 CH_3CH_2-OH \xrightarrow[130 ^\circ C]{H_2SO_4} CH_3CH_2-O-CH_2CH_3 + H_2O } </math> ==== Meccanismo ==== Nel primo stadio del '''meccanismo''' di reazione, una molecola di alcol viene protonata per diventare un buon '''gruppo uscente'''. Nel secondo stadio, una seconda molecola di alcol sposta l'acqua dall'alcol protonato attraverso una reazione ''SN2'', producendo un etere protonato. Nello stadio finale, questo '''intermedio''' viene deprotonato per dare l'etere simmetrico. [[File:18.2_dehydration_of_alcohols.svg|centro|749x749px|18.2 dehydration of alcohols]] == Reazioni degli eteri - scissione acida == <u>Gli eteri sono noti per essere poco reattivi nei confronti della maggior parte dei reagenti, il che li rende eccellenti solventi di reazione</u>. La reazione più comune degli eteri è la '''scissione del legame C–O''' tramite l'uso di acidi forti. Durante la scissione acida, l'ossigeno etereo viene protonato per formare un buon gruppo uscente, che può essere eliminato attraverso un meccanismo di reazione ''SN2'', ''SN1'' o ''E1''. Il percorso del meccanismo è determinato principalmente dall'acido forte utilizzato e dal tipo di sostituenti legati all'etere. === Scissione Acida degli Eteri === Soluzioni acquose di HBr o HI (ma non HCl) tendono a scindere gli eteri in un alcol e un alogenuro alchilico come prodotti, tramite un meccanismo ''SN2'' o ''SN1''. Se l'etere è legato solo a gruppi alchilici primari, secondari o metilici, avverrà tipicamente una scissione selettiva secondo un meccanismo '''SN2'''. In primo luogo, l'acido forte protona l'ossigeno dell'etere. Successivamente, la base coniugata alogenidrica risultante attacca l'etere protonato sul sostituente alchilico meno ingombrato stericamente, formando un prodotto alogenato. Il sostituente alchilico più ingombrato dell'etere viene espulso come gruppo uscente e forma un prodotto alcolico. L'esempio seguente mostra che quando l'etil isopropil etere viene scisso con acido bromidrico, si producono alcol isopropilico e bromoetano. Il nucleofilo bromuro attacca preferenzialmente il sostituente etilico dell'etere perché è meno ingombrato (1º) rispetto al sostituente isopropilico (2º). [[File:Example_HBr_Cleavage.svg|centro|700x700px|Example HBr Cleavage]] [[File:HBr_ether_cleavage.svg|centro|727x727px|HBr ether cleavage]] È importante notare che un sostituente fenilico su un etere non è in grado di partecipare alla reazione ''SN2'' di una scissione acida. Se è presente un gruppo fenilico, questo diventerà un '''fenolo''' nel prodotto, poiché il nucleofilo alogenidrico attaccherà preferenzialmente l'altro sostituente alchilico. [[File:Example_phenyl_cleavage.svg|centro|690x690px|Example phenyl cleavage]] Quando si utilizzano HBr o HI, la scissione acida di eteri con sostituenti terziari, benzilici o allilici tende a verificarsi tramite un meccanismo '''SN1'''. La capacità di questi sostituenti di produrre carbocationi relativamente stabili promuove il meccanismo ''SN1''. Il cambio di meccanismo fa sì che il gruppo terziario, benzilico o allilico diventi preferenzialmente il prodotto alogenato della scissione acida. Di conseguenza, l'altro sostituente alchilico dell'etere diventa il prodotto alcolico. [[File:Using_HBr_or_HI,_the_acidic_cleavage_of_ethers_tend_to_occur_by_an_SN1_mechanism.svg|centro|740x740px|using HBr or HI, the acidic cleavage of ethers with tertiary, benzylic, or allylic substituents tend to occur by an SN1 mechanism]] Quando si utilizza un acido forte la cui base coniugata è un cattivo nucleofilo, come l'acido trifluoroacetico (CF₃CO₂H), per la scissione acida di un etere con un sostituente alchilico terziario, il meccanismo sarà spesso '''E1'''. In questo caso, il sostituente alchilico terziario perderà un idrogeno adiacente per formare un alchene come prodotto. L'altro sostituente alchilico dell'etere formerà un prodotto alcolico. [[File:TFA_Cleavage.svg|centro|647x647px|TFA Cleavage]] == Fonti == https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/18%3A_Ethers_and_Epoxides_Thiols_and_Sulfides/18.00%3A_Introduction [[Categoria:Chimica organica per il liceo|Eteri e tioli]] 63ofm1eyjr79qwu6tkghkn7y3eojb5j 498437 498436 2026-05-24T20:32:13Z ~2026-31108-89 54411 /* Nomenclatura degli Eteri */ 498437 wikitext text/x-wiki {{Chimica organica 2}} [[Chimica organica per il liceo/Eteri e tioli/Approfondimenti|Approfondimenti]] == Introduzione == === Eteri ed Epossidi === [[File:Oxirane-2D-dimensions-vector.svg|miniatura|171x171px|Ossirano]] Sebbene la formula generale per gli '''eteri''' sia ''R-O-R′'', è importante ricordare che esistono anche '''eteri ciclici''' come il tetraidrofurano (un comune solvente organico) o anche gli '''epossidi''', che si incontrano per la prima volta nella Sezione 8.7 durante la sintesi di dioli a partire dagli alcheni. Un epossido è un etere ciclico in cui l'ossigeno è uno degli atomi di un '''anello a tre termini'''. [[File:Etil-metil_etere_e_tetraidrofurano.png|centro|368x368px|Etil-metil etere e tetraidrofurano]] === Tioli e Tioeteri (Solfuri) === I '''tioli''' (''tioalcoli'' o ''mercaptani'') e i '''solfuri''' ('''tioeteri''') sono gli analoghi solforati degli alcoli e degli eteri e hanno rispettivamente le formule generali ''R-S-H'' e ''R-S-R′''. [[File:Thiols.png|centro|315x315px|Thiols]] == Nomenclatura e proprietà degli eteri == === Struttura degli Eteri === Gli '''eteri''' sono una classe di composti organici che contengono un atomo di ossigeno ibridato ''sp³'' tra due gruppi alchilici e hanno formula ''R-O-R′''. Questi composti sono utilizzati in coloranti, profumi, oli, cere e per altri usi industriali. Gli '''eteri alifatici''' non hanno gruppi arilici direttamente legati all'ossigeno etereo. ==== Esempi di Eteri Alifatici ==== [[File:Aliphatic_Ethers.svg|centro|469x469px|Aliphatic Ethers]] Gli '''eteri aromatici''' hanno almeno un anello arilico direttamente legato all'ossigeno etereo. Negli eteri arilici, gli elettroni della coppia solitaria sull'ossigeno sono coniugati con l'anello aromatico, il che modifica significativamente le proprietà dell'etere. ==== Esempio di Eteri Aromatici ==== [[File:Aryl_Ethers.svg|centro|504x504px|Aryl Ethers]] L'ibridazione ''sp³'' dell'ossigeno conferisce agli eteri all'incirca la stessa geometria degli alcoli e dell'acqua. L'angolo di legame R-O-R′ è vicino a quello atteso in una geometria tetraedrica. L'angolo di legame del dimetil etere è di 112°, che è maggiore dell'angolo di legame H-O-H nell'acqua (104,5°) a causa della repulsione sterica dei gruppi metilici. [[File:Ether_Bond_Angle.svg|alt=Ether Bond Angle|centro|287x287px]] La presenza di un atomo di ossigeno elettronegativo conferisce agli eteri un piccolo momento di dipolo, con la densità elettronica concentrata principalmente sull'ossigeno (in rosso e arancione nella mappa del potenziale elettrostatico). [[File:Dipole_ether.png|centro|381x381px|Dipole ether]] === Confronto delle Proprietà Fisiche di Alcoli ed Eteri === Gli eteri, a differenza degli alcoli, non hanno un atomo di idrogeno sull'atomo di ossigeno (cioè, non hanno un gruppo OH). Pertanto, non esiste un '''legame a idrogeno intermolecolare''' tra le molecole di etere, il che rende i loro punti di ebollizione molto più bassi di quelli di un alcol di massa simile. Nonostante la presenza di un piccolo momento di dipolo, gli eteri hanno punti di ebollizione che sono all'incirca gli stessi degli alcani di massa molare comparabile (Tabella 18.1.1). {| class="wikitable" style="text-align:center;" |+'''Tabella 18.1.1''': Confronto dei Punti di Ebollizione di Alcani, Alcoli ed Eteri !Formula di Struttura Condensata !Nome !Massa Molare !Punto di Ebollizione (°C) !Legame a Idrogeno Intermolecolare nel Liquido Puro? |- |CH₃CH₂CH₃ |propano |44 |–42 |no |- |CH₃OCH₃ |dimetil etere |46 |–25 |no |- |CH₃CH₂OH |alcol etilico |46 |78 |sì |- |CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃ |pentano |72 |36 |no |- |CH₃CH₂OCH₂CH₃ |dietil etere |74 |35 |no |- |CH₃CH₂CH₂CH₂OH |alcol butilico |74 |117 |sì |} Le molecole di etere, tuttavia, possiedono un atomo di ossigeno e possono formare legami a idrogeno con le molecole d'acqua. Di conseguenza, un etere ha circa la stessa solubilità in acqua dell'alcol suo isomero. Ad esempio, il dimetil etere e l'etanolo (entrambi con formula molecolare C₂H₆O) sono completamente solubili in acqua, mentre il dietil etere e l'1-butanolo (entrambi C₄H₁₀O) sono scarsamente solubili in acqua (8 g/100 mL di acqua). === Nomenclatura degli Eteri === Quando non sono presenti altri gruppi funzionali, agli eteri semplici viene spesso dato un nome comune di classe funzionale. '''Entrambi i gruppi alchilici legati all'atomo di ossigeno sono nominati come sostituenti (in ordine alfabetico) e poi viene aggiunta la parola''' '''etere'''. Vengono spesso utilizzati i nomi comuni per i sostituenti alchilici discussi nella Sezione 3.3. '''Esempio 18.1.1''' [[File:Ether_Example_1.png|centro|450x450px|ether Example 1]] La nomenclatura IUPAC per gli eteri dovrebbe essere utilizzata per eteri complessi, composti con più di un legame etereo e composti in cui sono presenti altri gruppi funzionali insieme all'etere. In questi casi, un gruppo RO dell'etere viene nominato come sostituente '''alcossi'''. Ai sostituenti alcossi comuni vengono dati nomi derivati dal loro componente alchilico. Il suffisso ''-ile'' viene sostituito con ''-ossi''. (Tabella 18.1.2): [[File:Ethers_Example_2.png|centro|448x448px|ethers Example 2]] {| class="wikitable" style="text-align:center;" |+'''Tabella 18.1.2''': Gruppi Alchilici e Alcossi Comuni !Gruppo Alchilico !Nome !Gruppo Alcossi !Nome |- |CH₃– |Metile |CH₃O– |Metossi |- |CH₃CH₂– |Etile |CH₃CH₂O– |Etossi |- |(CH₃)₂CH– |Isopropile |(CH₃)₂CHO– |Isopropossi |- |(CH₃)₃C– |''tert''-Butile |(CH₃)₃CO– |''tert''-Butossi |- |C₆H₅– |Fenile |C₆H₅O– |Fenossi |} === Esercizi sulla nomenclatura di eteri e tioli === Esercizio 1 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere lineare: CH₃-O-CH₂-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo a catena dritta: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-SH * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo etere ramificato: CH₃-CH₂-O-CH(CH₃)-CH₃ Esercizio 2 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo con una ramificazione: CH₃-CH(SH)-CH(CH₃)-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo etere simmetrico: CH₃-CH₂-O-CH₂-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC al tiolo aromatico composto da un anello di benzene legato a un gruppo -SH. Esercizio 3 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere a catena lunga: CH₃-O-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo ditiolo lineare: HS-CH₂-CH₂-CH₂-SH * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo etere ciclico (un anello saturo a 5 atomi totali di cui uno è l'ossigeno). Esercizio 4 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo ramificato: CH₃-C(CH₃)₂-CH₂-SH * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo etere aromatico: un anello di benzene legato a un gruppo -OCH₃. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo tiolo con un doppio legame: CH₂=CH-CH₂-SH Esercizio 5 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere ramificato: CH₃-O-CH₂-CH(CH₃)-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo ciclico: un anello a 6 carboni (saturo) con un gruppo -SH attaccato. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo ditiolo ramificato: HS-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-SH Esercizio 6 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere clorurato: CH₃-O-CH₂-CH(Cl)-CH₃ * '''2.''' Assegna il nome IUPAC a questo etere aromatico simmetrico: due anelli di benzene legati da un atomo di ossigeno (–O–). Esercizio 7 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo clorurato: CH₃-CH(Cl)-CH₂-SH * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo etere lineare: CH₃-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 5 carboni (saturo) con un gruppo -SH e un gruppo metile (-CH₃) sul carbonio numero 2 (il carbonio con il gruppo -SH è il numero 1). Esercizio 8 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere con un doppio legame: CH₃-O-CH₂-CH=CH₂ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo a catena lunga: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-SH Esercizio 9 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere aromatico: un anello di benzene legato a un gruppo etossilico (-OCH₂CH₃). * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo con due ramificazioni uguali: CH₃-C(CH₃)₂-SH Esercizio 10 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo a due soli carboni: CH₃-CH₂-SH * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo chetone che contiene anche un gruppo tiolo secondario (il chetone vince la priorità): CH₃-CO-CH₂-CH₂-SH * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questa molecola che contiene un gruppo etere e un'aldeide : CH₃-O-CH₂-CHO == Soluzioni dei 10 esercizi == <div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:100%; overflow:auto;"> '''Clicca su "espandi" per vedere le risposte corrette espresse in nomenclatura IUPAC.''' <div class="mw-collapsible-content"> * '''Esercizio 1:''' ** '''1.''' Metossietano ** '''2.''' Butan-1-tiolo ** '''3.''' 2-etossofano (o 2-etossipropano) * '''Esercizio 2:''' ** '''1.''' 3-metilbutan-2-tiolo ** '''2.''' Etossietano ** '''3.''' Benzenetiolo * '''Esercizio 3:''' ** '''1.''' 1-metossofano (o 1-metossibutano) ** '''2.''' Propan-1,3-ditiolo ** '''3.''' Ossaciclofantano * '''Esercizio 4:''' ** '''1.''' 2,2-dimetilpropan-1-tiolo ** '''2.''' Metossibenzene ** '''3.''' Prop-2-en-1-tiolo * '''Esercizio 5:''' ** '''1.''' 1-metossi-2-metilpropanolo (o 1-metossi-2-metilpropano) ** '''2.''' Cicloesantiolo ** '''3.''' 2-metilpropan-1,3-ditiolo * '''Esercizio 6:''' ** '''1.''' 2-cloro-1-metossipropano ** '''2.''' Fenossibenzene * '''Esercizio 7:''' ** '''1.''' 2-cloropropan-1-tiolo ** '''2.''' 1-propossipropano ** '''3.''' 2-metilciclopentantiolo * '''Esercizio 8:''' ** '''1.''' 3-metossiprop-1-ene ** '''2.''' Pentan-1-tiolo (o Esan-1-tiolo a seconda dei carboni, qui sono 5 nella traccia quindi Pentan-1-tiolo) * '''Esercizio 9:''' ** '''1.''' Etossibenzene ** '''2.''' 2-metilpropan-2-tiolo * '''Esercizio 10:''' ** '''1.''' Etantiolo ** '''2.''' 4-mercandobutan-2-one ** '''3.''' 2-metossietanale </div> </div> === Eteri Ciclici === Gli '''eteri ciclici''' sono un tipo di eterociclo con uno o più atomi di ossigeno situati nell'anello. Molti eteri ciclici hanno nomi comuni e sono spesso usati come solventi a causa della loro natura inerte. Queste strutture ad anello si trovano anche in molte molecole biologiche come gli zuccheri e il DNA. Gli anelli sono numerati in modo che un ossigeno occupi la posizione 1. [[File:Ether_Ring_Numbering.svg|centro|308x308px|Ether Ring Numbering]] [[File:Ether_Example_3.png|centro|414x414px|ether Example 3]] == Preparazione degli eteri == {| class="wikitable" !Termini Chiave |Assicurati di essere in grado di definire e utilizzare nel contesto i seguenti termini chiave. * '''Alcossimercuriazione''' * '''Ossimercuriazione''' * '''Sintesi degli eteri di Williamson''' |- !Note di Studio |Abbiamo studiato l' ossimercuriazione come metodo per convertire un alchene in un alcol nella Sezione 8.5. L'alcossimercuriazione è un processo molto simile, con la differenza che ora stiamo convertendo un alchene in un etere. I due processi sono confrontati di seguito. {| class="wikitable" |+Confronto tra Ossimercuriazione e Alcossimercuriazione !Descrizione !Ossimercuriazione !Alcossimercuriazione |- |'''si fa reagire un''' |alchene |alchene |- |'''con''' |acqua |un alcol |- |'''in presenza di''' |Hg(O₂CCH₃)₂ |Hg(O₂CCF₃)₂ |- |'''seguito da trattamento con''' |NaBH₄ |NaBH₄ |- |'''per produrre un''' |alcol |etere |} Rivedi il '''meccanismo''' della reazione di '''ossimercuriazione''' nella Sezione 8.5, prestando particolare attenzione alla '''regiochimica''' e alla '''stereochimica''' della reazione. Il '''meccanismo''' è identico a quello dell''''alcossimercuriazione'''. |} === Formazione di Eteri tramite Disidratazione === La '''disidratazione''' acido-catalizzata di alcoli primari (1º) a catena corta costituisce un metodo industriale specializzato per la preparazione di '''eteri simmetrici'''. Questa reazione ''non'' può essere impiegata per preparare '''eteri asimmetrici''' poiché è probabile che si ottenga una miscela di prodotti. Inoltre, gli alcoli secondari (2º) e terziari (3º) non possono essere utilizzati per questa reazione perché si disidratano per formare alcheni tramite un meccanismo ''E1'' (Sezione 17-6). <math> \mathsf{ 2 CH_3CH_2-OH \xrightarrow[130 ^\circ C]{H_2SO_4} CH_3CH_2-O-CH_2CH_3 + H_2O } </math> ==== Meccanismo ==== Nel primo stadio del '''meccanismo''' di reazione, una molecola di alcol viene protonata per diventare un buon '''gruppo uscente'''. Nel secondo stadio, una seconda molecola di alcol sposta l'acqua dall'alcol protonato attraverso una reazione ''SN2'', producendo un etere protonato. Nello stadio finale, questo '''intermedio''' viene deprotonato per dare l'etere simmetrico. [[File:18.2_dehydration_of_alcohols.svg|centro|749x749px|18.2 dehydration of alcohols]] == Reazioni degli eteri - scissione acida == <u>Gli eteri sono noti per essere poco reattivi nei confronti della maggior parte dei reagenti, il che li rende eccellenti solventi di reazione</u>. La reazione più comune degli eteri è la '''scissione del legame C–O''' tramite l'uso di acidi forti. Durante la scissione acida, l'ossigeno etereo viene protonato per formare un buon gruppo uscente, che può essere eliminato attraverso un meccanismo di reazione ''SN2'', ''SN1'' o ''E1''. Il percorso del meccanismo è determinato principalmente dall'acido forte utilizzato e dal tipo di sostituenti legati all'etere. === Scissione Acida degli Eteri === Soluzioni acquose di HBr o HI (ma non HCl) tendono a scindere gli eteri in un alcol e un alogenuro alchilico come prodotti, tramite un meccanismo ''SN2'' o ''SN1''. Se l'etere è legato solo a gruppi alchilici primari, secondari o metilici, avverrà tipicamente una scissione selettiva secondo un meccanismo '''SN2'''. In primo luogo, l'acido forte protona l'ossigeno dell'etere. Successivamente, la base coniugata alogenidrica risultante attacca l'etere protonato sul sostituente alchilico meno ingombrato stericamente, formando un prodotto alogenato. Il sostituente alchilico più ingombrato dell'etere viene espulso come gruppo uscente e forma un prodotto alcolico. L'esempio seguente mostra che quando l'etil isopropil etere viene scisso con acido bromidrico, si producono alcol isopropilico e bromoetano. Il nucleofilo bromuro attacca preferenzialmente il sostituente etilico dell'etere perché è meno ingombrato (1º) rispetto al sostituente isopropilico (2º). [[File:Example_HBr_Cleavage.svg|centro|700x700px|Example HBr Cleavage]] [[File:HBr_ether_cleavage.svg|centro|727x727px|HBr ether cleavage]] È importante notare che un sostituente fenilico su un etere non è in grado di partecipare alla reazione ''SN2'' di una scissione acida. Se è presente un gruppo fenilico, questo diventerà un '''fenolo''' nel prodotto, poiché il nucleofilo alogenidrico attaccherà preferenzialmente l'altro sostituente alchilico. [[File:Example_phenyl_cleavage.svg|centro|690x690px|Example phenyl cleavage]] Quando si utilizzano HBr o HI, la scissione acida di eteri con sostituenti terziari, benzilici o allilici tende a verificarsi tramite un meccanismo '''SN1'''. La capacità di questi sostituenti di produrre carbocationi relativamente stabili promuove il meccanismo ''SN1''. Il cambio di meccanismo fa sì che il gruppo terziario, benzilico o allilico diventi preferenzialmente il prodotto alogenato della scissione acida. Di conseguenza, l'altro sostituente alchilico dell'etere diventa il prodotto alcolico. [[File:Using_HBr_or_HI,_the_acidic_cleavage_of_ethers_tend_to_occur_by_an_SN1_mechanism.svg|centro|740x740px|using HBr or HI, the acidic cleavage of ethers with tertiary, benzylic, or allylic substituents tend to occur by an SN1 mechanism]] Quando si utilizza un acido forte la cui base coniugata è un cattivo nucleofilo, come l'acido trifluoroacetico (CF₃CO₂H), per la scissione acida di un etere con un sostituente alchilico terziario, il meccanismo sarà spesso '''E1'''. In questo caso, il sostituente alchilico terziario perderà un idrogeno adiacente per formare un alchene come prodotto. L'altro sostituente alchilico dell'etere formerà un prodotto alcolico. [[File:TFA_Cleavage.svg|centro|647x647px|TFA Cleavage]] == Fonti == https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/18%3A_Ethers_and_Epoxides_Thiols_and_Sulfides/18.00%3A_Introduction [[Categoria:Chimica organica per il liceo|Eteri e tioli]] 3en00gff58cg9lxjgvyucn10fo6kbpb 498438 498437 2026-05-24T20:32:49Z ~2026-31108-89 54411 /* Soluzioni dei 10 esercizi */ 498438 wikitext text/x-wiki {{Chimica organica 2}} [[Chimica organica per il liceo/Eteri e tioli/Approfondimenti|Approfondimenti]] == Introduzione == === Eteri ed Epossidi === [[File:Oxirane-2D-dimensions-vector.svg|miniatura|171x171px|Ossirano]] Sebbene la formula generale per gli '''eteri''' sia ''R-O-R′'', è importante ricordare che esistono anche '''eteri ciclici''' come il tetraidrofurano (un comune solvente organico) o anche gli '''epossidi''', che si incontrano per la prima volta nella Sezione 8.7 durante la sintesi di dioli a partire dagli alcheni. Un epossido è un etere ciclico in cui l'ossigeno è uno degli atomi di un '''anello a tre termini'''. [[File:Etil-metil_etere_e_tetraidrofurano.png|centro|368x368px|Etil-metil etere e tetraidrofurano]] === Tioli e Tioeteri (Solfuri) === I '''tioli''' (''tioalcoli'' o ''mercaptani'') e i '''solfuri''' ('''tioeteri''') sono gli analoghi solforati degli alcoli e degli eteri e hanno rispettivamente le formule generali ''R-S-H'' e ''R-S-R′''. [[File:Thiols.png|centro|315x315px|Thiols]] == Nomenclatura e proprietà degli eteri == === Struttura degli Eteri === Gli '''eteri''' sono una classe di composti organici che contengono un atomo di ossigeno ibridato ''sp³'' tra due gruppi alchilici e hanno formula ''R-O-R′''. Questi composti sono utilizzati in coloranti, profumi, oli, cere e per altri usi industriali. Gli '''eteri alifatici''' non hanno gruppi arilici direttamente legati all'ossigeno etereo. ==== Esempi di Eteri Alifatici ==== [[File:Aliphatic_Ethers.svg|centro|469x469px|Aliphatic Ethers]] Gli '''eteri aromatici''' hanno almeno un anello arilico direttamente legato all'ossigeno etereo. Negli eteri arilici, gli elettroni della coppia solitaria sull'ossigeno sono coniugati con l'anello aromatico, il che modifica significativamente le proprietà dell'etere. ==== Esempio di Eteri Aromatici ==== [[File:Aryl_Ethers.svg|centro|504x504px|Aryl Ethers]] L'ibridazione ''sp³'' dell'ossigeno conferisce agli eteri all'incirca la stessa geometria degli alcoli e dell'acqua. L'angolo di legame R-O-R′ è vicino a quello atteso in una geometria tetraedrica. L'angolo di legame del dimetil etere è di 112°, che è maggiore dell'angolo di legame H-O-H nell'acqua (104,5°) a causa della repulsione sterica dei gruppi metilici. [[File:Ether_Bond_Angle.svg|alt=Ether Bond Angle|centro|287x287px]] La presenza di un atomo di ossigeno elettronegativo conferisce agli eteri un piccolo momento di dipolo, con la densità elettronica concentrata principalmente sull'ossigeno (in rosso e arancione nella mappa del potenziale elettrostatico). [[File:Dipole_ether.png|centro|381x381px|Dipole ether]] === Confronto delle Proprietà Fisiche di Alcoli ed Eteri === Gli eteri, a differenza degli alcoli, non hanno un atomo di idrogeno sull'atomo di ossigeno (cioè, non hanno un gruppo OH). Pertanto, non esiste un '''legame a idrogeno intermolecolare''' tra le molecole di etere, il che rende i loro punti di ebollizione molto più bassi di quelli di un alcol di massa simile. Nonostante la presenza di un piccolo momento di dipolo, gli eteri hanno punti di ebollizione che sono all'incirca gli stessi degli alcani di massa molare comparabile (Tabella 18.1.1). {| class="wikitable" style="text-align:center;" |+'''Tabella 18.1.1''': Confronto dei Punti di Ebollizione di Alcani, Alcoli ed Eteri !Formula di Struttura Condensata !Nome !Massa Molare !Punto di Ebollizione (°C) !Legame a Idrogeno Intermolecolare nel Liquido Puro? |- |CH₃CH₂CH₃ |propano |44 |–42 |no |- |CH₃OCH₃ |dimetil etere |46 |–25 |no |- |CH₃CH₂OH |alcol etilico |46 |78 |sì |- |CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃ |pentano |72 |36 |no |- |CH₃CH₂OCH₂CH₃ |dietil etere |74 |35 |no |- |CH₃CH₂CH₂CH₂OH |alcol butilico |74 |117 |sì |} Le molecole di etere, tuttavia, possiedono un atomo di ossigeno e possono formare legami a idrogeno con le molecole d'acqua. Di conseguenza, un etere ha circa la stessa solubilità in acqua dell'alcol suo isomero. Ad esempio, il dimetil etere e l'etanolo (entrambi con formula molecolare C₂H₆O) sono completamente solubili in acqua, mentre il dietil etere e l'1-butanolo (entrambi C₄H₁₀O) sono scarsamente solubili in acqua (8 g/100 mL di acqua). === Nomenclatura degli Eteri === Quando non sono presenti altri gruppi funzionali, agli eteri semplici viene spesso dato un nome comune di classe funzionale. '''Entrambi i gruppi alchilici legati all'atomo di ossigeno sono nominati come sostituenti (in ordine alfabetico) e poi viene aggiunta la parola''' '''etere'''. Vengono spesso utilizzati i nomi comuni per i sostituenti alchilici discussi nella Sezione 3.3. '''Esempio 18.1.1''' [[File:Ether_Example_1.png|centro|450x450px|ether Example 1]] La nomenclatura IUPAC per gli eteri dovrebbe essere utilizzata per eteri complessi, composti con più di un legame etereo e composti in cui sono presenti altri gruppi funzionali insieme all'etere. In questi casi, un gruppo RO dell'etere viene nominato come sostituente '''alcossi'''. Ai sostituenti alcossi comuni vengono dati nomi derivati dal loro componente alchilico. Il suffisso ''-ile'' viene sostituito con ''-ossi''. (Tabella 18.1.2): [[File:Ethers_Example_2.png|centro|448x448px|ethers Example 2]] {| class="wikitable" style="text-align:center;" |+'''Tabella 18.1.2''': Gruppi Alchilici e Alcossi Comuni !Gruppo Alchilico !Nome !Gruppo Alcossi !Nome |- |CH₃– |Metile |CH₃O– |Metossi |- |CH₃CH₂– |Etile |CH₃CH₂O– |Etossi |- |(CH₃)₂CH– |Isopropile |(CH₃)₂CHO– |Isopropossi |- |(CH₃)₃C– |''tert''-Butile |(CH₃)₃CO– |''tert''-Butossi |- |C₆H₅– |Fenile |C₆H₅O– |Fenossi |} === Esercizi sulla nomenclatura di eteri e tioli === Esercizio 1 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere lineare: CH₃-O-CH₂-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo a catena dritta: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-SH * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo etere ramificato: CH₃-CH₂-O-CH(CH₃)-CH₃ Esercizio 2 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo con una ramificazione: CH₃-CH(SH)-CH(CH₃)-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo etere simmetrico: CH₃-CH₂-O-CH₂-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC al tiolo aromatico composto da un anello di benzene legato a un gruppo -SH. Esercizio 3 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere a catena lunga: CH₃-O-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo ditiolo lineare: HS-CH₂-CH₂-CH₂-SH * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo etere ciclico (un anello saturo a 5 atomi totali di cui uno è l'ossigeno). Esercizio 4 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo ramificato: CH₃-C(CH₃)₂-CH₂-SH * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo etere aromatico: un anello di benzene legato a un gruppo -OCH₃. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo tiolo con un doppio legame: CH₂=CH-CH₂-SH Esercizio 5 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere ramificato: CH₃-O-CH₂-CH(CH₃)-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo ciclico: un anello a 6 carboni (saturo) con un gruppo -SH attaccato. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo ditiolo ramificato: HS-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-SH Esercizio 6 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere clorurato: CH₃-O-CH₂-CH(Cl)-CH₃ * '''2.''' Assegna il nome IUPAC a questo etere aromatico simmetrico: due anelli di benzene legati da un atomo di ossigeno (–O–). Esercizio 7 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo clorurato: CH₃-CH(Cl)-CH₂-SH * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo etere lineare: CH₃-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 5 carboni (saturo) con un gruppo -SH e un gruppo metile (-CH₃) sul carbonio numero 2 (il carbonio con il gruppo -SH è il numero 1). Esercizio 8 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere con un doppio legame: CH₃-O-CH₂-CH=CH₂ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo a catena lunga: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-SH Esercizio 9 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere aromatico: un anello di benzene legato a un gruppo etossilico (-OCH₂CH₃). * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo con due ramificazioni uguali: CH₃-C(CH₃)₂-SH Esercizio 10 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo a due soli carboni: CH₃-CH₂-SH * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo chetone che contiene anche un gruppo tiolo secondario (il chetone vince la priorità): CH₃-CO-CH₂-CH₂-SH * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questa molecola che contiene un gruppo etere e un'aldeide : CH₃-O-CH₂-CHO === Soluzioni === <div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:100%; overflow:auto;"> '''Clicca su "espandi" per vedere le risposte corrette espresse in nomenclatura IUPAC.''' <div class="mw-collapsible-content"> * '''Esercizio 1:''' ** '''1.''' Metossietano ** '''2.''' Butan-1-tiolo ** '''3.''' 2-etossofano (o 2-etossipropano) * '''Esercizio 2:''' ** '''1.''' 3-metilbutan-2-tiolo ** '''2.''' Etossietano ** '''3.''' Benzenetiolo * '''Esercizio 3:''' ** '''1.''' 1-metossofano (o 1-metossibutano) ** '''2.''' Propan-1,3-ditiolo ** '''3.''' Ossaciclofantano * '''Esercizio 4:''' ** '''1.''' 2,2-dimetilpropan-1-tiolo ** '''2.''' Metossibenzene ** '''3.''' Prop-2-en-1-tiolo * '''Esercizio 5:''' ** '''1.''' 1-metossi-2-metilpropanolo (o 1-metossi-2-metilpropano) ** '''2.''' Cicloesantiolo ** '''3.''' 2-metilpropan-1,3-ditiolo * '''Esercizio 6:''' ** '''1.''' 2-cloro-1-metossipropano ** '''2.''' Fenossibenzene * '''Esercizio 7:''' ** '''1.''' 2-cloropropan-1-tiolo ** '''2.''' 1-propossipropano ** '''3.''' 2-metilciclopentantiolo * '''Esercizio 8:''' ** '''1.''' 3-metossiprop-1-ene ** '''2.''' Pentan-1-tiolo (o Esan-1-tiolo a seconda dei carboni, qui sono 5 nella traccia quindi Pentan-1-tiolo) * '''Esercizio 9:''' ** '''1.''' Etossibenzene ** '''2.''' 2-metilpropan-2-tiolo * '''Esercizio 10:''' ** '''1.''' Etantiolo ** '''2.''' 4-mercandobutan-2-one ** '''3.''' 2-metossietanale </div> </div> === Eteri Ciclici === Gli '''eteri ciclici''' sono un tipo di eterociclo con uno o più atomi di ossigeno situati nell'anello. Molti eteri ciclici hanno nomi comuni e sono spesso usati come solventi a causa della loro natura inerte. Queste strutture ad anello si trovano anche in molte molecole biologiche come gli zuccheri e il DNA. Gli anelli sono numerati in modo che un ossigeno occupi la posizione 1. [[File:Ether_Ring_Numbering.svg|centro|308x308px|Ether Ring Numbering]] [[File:Ether_Example_3.png|centro|414x414px|ether Example 3]] == Preparazione degli eteri == {| class="wikitable" !Termini Chiave |Assicurati di essere in grado di definire e utilizzare nel contesto i seguenti termini chiave. * '''Alcossimercuriazione''' * '''Ossimercuriazione''' * '''Sintesi degli eteri di Williamson''' |- !Note di Studio |Abbiamo studiato l' ossimercuriazione come metodo per convertire un alchene in un alcol nella Sezione 8.5. L'alcossimercuriazione è un processo molto simile, con la differenza che ora stiamo convertendo un alchene in un etere. I due processi sono confrontati di seguito. {| class="wikitable" |+Confronto tra Ossimercuriazione e Alcossimercuriazione !Descrizione !Ossimercuriazione !Alcossimercuriazione |- |'''si fa reagire un''' |alchene |alchene |- |'''con''' |acqua |un alcol |- |'''in presenza di''' |Hg(O₂CCH₃)₂ |Hg(O₂CCF₃)₂ |- |'''seguito da trattamento con''' |NaBH₄ |NaBH₄ |- |'''per produrre un''' |alcol |etere |} Rivedi il '''meccanismo''' della reazione di '''ossimercuriazione''' nella Sezione 8.5, prestando particolare attenzione alla '''regiochimica''' e alla '''stereochimica''' della reazione. Il '''meccanismo''' è identico a quello dell''''alcossimercuriazione'''. |} === Formazione di Eteri tramite Disidratazione === La '''disidratazione''' acido-catalizzata di alcoli primari (1º) a catena corta costituisce un metodo industriale specializzato per la preparazione di '''eteri simmetrici'''. Questa reazione ''non'' può essere impiegata per preparare '''eteri asimmetrici''' poiché è probabile che si ottenga una miscela di prodotti. Inoltre, gli alcoli secondari (2º) e terziari (3º) non possono essere utilizzati per questa reazione perché si disidratano per formare alcheni tramite un meccanismo ''E1'' (Sezione 17-6). <math> \mathsf{ 2 CH_3CH_2-OH \xrightarrow[130 ^\circ C]{H_2SO_4} CH_3CH_2-O-CH_2CH_3 + H_2O } </math> ==== Meccanismo ==== Nel primo stadio del '''meccanismo''' di reazione, una molecola di alcol viene protonata per diventare un buon '''gruppo uscente'''. Nel secondo stadio, una seconda molecola di alcol sposta l'acqua dall'alcol protonato attraverso una reazione ''SN2'', producendo un etere protonato. Nello stadio finale, questo '''intermedio''' viene deprotonato per dare l'etere simmetrico. [[File:18.2_dehydration_of_alcohols.svg|centro|749x749px|18.2 dehydration of alcohols]] == Reazioni degli eteri - scissione acida == <u>Gli eteri sono noti per essere poco reattivi nei confronti della maggior parte dei reagenti, il che li rende eccellenti solventi di reazione</u>. La reazione più comune degli eteri è la '''scissione del legame C–O''' tramite l'uso di acidi forti. Durante la scissione acida, l'ossigeno etereo viene protonato per formare un buon gruppo uscente, che può essere eliminato attraverso un meccanismo di reazione ''SN2'', ''SN1'' o ''E1''. Il percorso del meccanismo è determinato principalmente dall'acido forte utilizzato e dal tipo di sostituenti legati all'etere. === Scissione Acida degli Eteri === Soluzioni acquose di HBr o HI (ma non HCl) tendono a scindere gli eteri in un alcol e un alogenuro alchilico come prodotti, tramite un meccanismo ''SN2'' o ''SN1''. Se l'etere è legato solo a gruppi alchilici primari, secondari o metilici, avverrà tipicamente una scissione selettiva secondo un meccanismo '''SN2'''. In primo luogo, l'acido forte protona l'ossigeno dell'etere. Successivamente, la base coniugata alogenidrica risultante attacca l'etere protonato sul sostituente alchilico meno ingombrato stericamente, formando un prodotto alogenato. Il sostituente alchilico più ingombrato dell'etere viene espulso come gruppo uscente e forma un prodotto alcolico. L'esempio seguente mostra che quando l'etil isopropil etere viene scisso con acido bromidrico, si producono alcol isopropilico e bromoetano. Il nucleofilo bromuro attacca preferenzialmente il sostituente etilico dell'etere perché è meno ingombrato (1º) rispetto al sostituente isopropilico (2º). [[File:Example_HBr_Cleavage.svg|centro|700x700px|Example HBr Cleavage]] [[File:HBr_ether_cleavage.svg|centro|727x727px|HBr ether cleavage]] È importante notare che un sostituente fenilico su un etere non è in grado di partecipare alla reazione ''SN2'' di una scissione acida. Se è presente un gruppo fenilico, questo diventerà un '''fenolo''' nel prodotto, poiché il nucleofilo alogenidrico attaccherà preferenzialmente l'altro sostituente alchilico. [[File:Example_phenyl_cleavage.svg|centro|690x690px|Example phenyl cleavage]] Quando si utilizzano HBr o HI, la scissione acida di eteri con sostituenti terziari, benzilici o allilici tende a verificarsi tramite un meccanismo '''SN1'''. La capacità di questi sostituenti di produrre carbocationi relativamente stabili promuove il meccanismo ''SN1''. Il cambio di meccanismo fa sì che il gruppo terziario, benzilico o allilico diventi preferenzialmente il prodotto alogenato della scissione acida. Di conseguenza, l'altro sostituente alchilico dell'etere diventa il prodotto alcolico. [[File:Using_HBr_or_HI,_the_acidic_cleavage_of_ethers_tend_to_occur_by_an_SN1_mechanism.svg|centro|740x740px|using HBr or HI, the acidic cleavage of ethers with tertiary, benzylic, or allylic substituents tend to occur by an SN1 mechanism]] Quando si utilizza un acido forte la cui base coniugata è un cattivo nucleofilo, come l'acido trifluoroacetico (CF₃CO₂H), per la scissione acida di un etere con un sostituente alchilico terziario, il meccanismo sarà spesso '''E1'''. In questo caso, il sostituente alchilico terziario perderà un idrogeno adiacente per formare un alchene come prodotto. L'altro sostituente alchilico dell'etere formerà un prodotto alcolico. [[File:TFA_Cleavage.svg|centro|647x647px|TFA Cleavage]] == Fonti == https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/18%3A_Ethers_and_Epoxides_Thiols_and_Sulfides/18.00%3A_Introduction [[Categoria:Chimica organica per il liceo|Eteri e tioli]] 1qxe8mdesvqjxag1p0ep7f84cnver9p 498440 498438 2026-05-24T20:33:33Z ~2026-31108-89 54411 /* Soluzioni */ 498440 wikitext text/x-wiki {{Chimica organica 2}} [[Chimica organica per il liceo/Eteri e tioli/Approfondimenti|Approfondimenti]] == Introduzione == === Eteri ed Epossidi === [[File:Oxirane-2D-dimensions-vector.svg|miniatura|171x171px|Ossirano]] Sebbene la formula generale per gli '''eteri''' sia ''R-O-R′'', è importante ricordare che esistono anche '''eteri ciclici''' come il tetraidrofurano (un comune solvente organico) o anche gli '''epossidi''', che si incontrano per la prima volta nella Sezione 8.7 durante la sintesi di dioli a partire dagli alcheni. Un epossido è un etere ciclico in cui l'ossigeno è uno degli atomi di un '''anello a tre termini'''. [[File:Etil-metil_etere_e_tetraidrofurano.png|centro|368x368px|Etil-metil etere e tetraidrofurano]] === Tioli e Tioeteri (Solfuri) === I '''tioli''' (''tioalcoli'' o ''mercaptani'') e i '''solfuri''' ('''tioeteri''') sono gli analoghi solforati degli alcoli e degli eteri e hanno rispettivamente le formule generali ''R-S-H'' e ''R-S-R′''. [[File:Thiols.png|centro|315x315px|Thiols]] == Nomenclatura e proprietà degli eteri == === Struttura degli Eteri === Gli '''eteri''' sono una classe di composti organici che contengono un atomo di ossigeno ibridato ''sp³'' tra due gruppi alchilici e hanno formula ''R-O-R′''. Questi composti sono utilizzati in coloranti, profumi, oli, cere e per altri usi industriali. Gli '''eteri alifatici''' non hanno gruppi arilici direttamente legati all'ossigeno etereo. ==== Esempi di Eteri Alifatici ==== [[File:Aliphatic_Ethers.svg|centro|469x469px|Aliphatic Ethers]] Gli '''eteri aromatici''' hanno almeno un anello arilico direttamente legato all'ossigeno etereo. Negli eteri arilici, gli elettroni della coppia solitaria sull'ossigeno sono coniugati con l'anello aromatico, il che modifica significativamente le proprietà dell'etere. ==== Esempio di Eteri Aromatici ==== [[File:Aryl_Ethers.svg|centro|504x504px|Aryl Ethers]] L'ibridazione ''sp³'' dell'ossigeno conferisce agli eteri all'incirca la stessa geometria degli alcoli e dell'acqua. L'angolo di legame R-O-R′ è vicino a quello atteso in una geometria tetraedrica. L'angolo di legame del dimetil etere è di 112°, che è maggiore dell'angolo di legame H-O-H nell'acqua (104,5°) a causa della repulsione sterica dei gruppi metilici. [[File:Ether_Bond_Angle.svg|alt=Ether Bond Angle|centro|287x287px]] La presenza di un atomo di ossigeno elettronegativo conferisce agli eteri un piccolo momento di dipolo, con la densità elettronica concentrata principalmente sull'ossigeno (in rosso e arancione nella mappa del potenziale elettrostatico). [[File:Dipole_ether.png|centro|381x381px|Dipole ether]] === Confronto delle Proprietà Fisiche di Alcoli ed Eteri === Gli eteri, a differenza degli alcoli, non hanno un atomo di idrogeno sull'atomo di ossigeno (cioè, non hanno un gruppo OH). Pertanto, non esiste un '''legame a idrogeno intermolecolare''' tra le molecole di etere, il che rende i loro punti di ebollizione molto più bassi di quelli di un alcol di massa simile. Nonostante la presenza di un piccolo momento di dipolo, gli eteri hanno punti di ebollizione che sono all'incirca gli stessi degli alcani di massa molare comparabile (Tabella 18.1.1). {| class="wikitable" style="text-align:center;" |+'''Tabella 18.1.1''': Confronto dei Punti di Ebollizione di Alcani, Alcoli ed Eteri !Formula di Struttura Condensata !Nome !Massa Molare !Punto di Ebollizione (°C) !Legame a Idrogeno Intermolecolare nel Liquido Puro? |- |CH₃CH₂CH₃ |propano |44 |–42 |no |- |CH₃OCH₃ |dimetil etere |46 |–25 |no |- |CH₃CH₂OH |alcol etilico |46 |78 |sì |- |CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃ |pentano |72 |36 |no |- |CH₃CH₂OCH₂CH₃ |dietil etere |74 |35 |no |- |CH₃CH₂CH₂CH₂OH |alcol butilico |74 |117 |sì |} Le molecole di etere, tuttavia, possiedono un atomo di ossigeno e possono formare legami a idrogeno con le molecole d'acqua. Di conseguenza, un etere ha circa la stessa solubilità in acqua dell'alcol suo isomero. Ad esempio, il dimetil etere e l'etanolo (entrambi con formula molecolare C₂H₆O) sono completamente solubili in acqua, mentre il dietil etere e l'1-butanolo (entrambi C₄H₁₀O) sono scarsamente solubili in acqua (8 g/100 mL di acqua). === Nomenclatura degli Eteri === Quando non sono presenti altri gruppi funzionali, agli eteri semplici viene spesso dato un nome comune di classe funzionale. '''Entrambi i gruppi alchilici legati all'atomo di ossigeno sono nominati come sostituenti (in ordine alfabetico) e poi viene aggiunta la parola''' '''etere'''. Vengono spesso utilizzati i nomi comuni per i sostituenti alchilici discussi nella Sezione 3.3. '''Esempio 18.1.1''' [[File:Ether_Example_1.png|centro|450x450px|ether Example 1]] La nomenclatura IUPAC per gli eteri dovrebbe essere utilizzata per eteri complessi, composti con più di un legame etereo e composti in cui sono presenti altri gruppi funzionali insieme all'etere. In questi casi, un gruppo RO dell'etere viene nominato come sostituente '''alcossi'''. Ai sostituenti alcossi comuni vengono dati nomi derivati dal loro componente alchilico. Il suffisso ''-ile'' viene sostituito con ''-ossi''. (Tabella 18.1.2): [[File:Ethers_Example_2.png|centro|448x448px|ethers Example 2]] {| class="wikitable" style="text-align:center;" |+'''Tabella 18.1.2''': Gruppi Alchilici e Alcossi Comuni !Gruppo Alchilico !Nome !Gruppo Alcossi !Nome |- |CH₃– |Metile |CH₃O– |Metossi |- |CH₃CH₂– |Etile |CH₃CH₂O– |Etossi |- |(CH₃)₂CH– |Isopropile |(CH₃)₂CHO– |Isopropossi |- |(CH₃)₃C– |''tert''-Butile |(CH₃)₃CO– |''tert''-Butossi |- |C₆H₅– |Fenile |C₆H₅O– |Fenossi |} === Esercizi sulla nomenclatura di eteri e tioli === Esercizio 1 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere lineare: CH₃-O-CH₂-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo a catena dritta: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-SH * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo etere ramificato: CH₃-CH₂-O-CH(CH₃)-CH₃ Esercizio 2 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo con una ramificazione: CH₃-CH(SH)-CH(CH₃)-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo etere simmetrico: CH₃-CH₂-O-CH₂-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC al tiolo aromatico composto da un anello di benzene legato a un gruppo -SH. Esercizio 3 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere a catena lunga: CH₃-O-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo ditiolo lineare: HS-CH₂-CH₂-CH₂-SH * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo etere ciclico (un anello saturo a 5 atomi totali di cui uno è l'ossigeno). Esercizio 4 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo ramificato: CH₃-C(CH₃)₂-CH₂-SH * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo etere aromatico: un anello di benzene legato a un gruppo -OCH₃. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo tiolo con un doppio legame: CH₂=CH-CH₂-SH Esercizio 5 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere ramificato: CH₃-O-CH₂-CH(CH₃)-CH₃ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo ciclico: un anello a 6 carboni (saturo) con un gruppo -SH attaccato. * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questo ditiolo ramificato: HS-CH₂-CH(CH₃)-CH₂-SH Esercizio 6 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere clorurato: CH₃-O-CH₂-CH(Cl)-CH₃ * '''2.''' Assegna il nome IUPAC a questo etere aromatico simmetrico: due anelli di benzene legati da un atomo di ossigeno (–O–). Esercizio 7 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo clorurato: CH₃-CH(Cl)-CH₂-SH * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo etere lineare: CH₃-CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-CH₃ * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a un anello a 5 carboni (saturo) con un gruppo -SH e un gruppo metile (-CH₃) sul carbonio numero 2 (il carbonio con il gruppo -SH è il numero 1). Esercizio 8 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere con un doppio legame: CH₃-O-CH₂-CH=CH₂ * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo a catena lunga: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-SH Esercizio 9 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo etere aromatico: un anello di benzene legato a un gruppo etossilico (-OCH₂CH₃). * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo tiolo con due ramificazioni uguali: CH₃-C(CH₃)₂-SH Esercizio 10 * '''1.''' Dai il nome IUPAC a questo tiolo a due soli carboni: CH₃-CH₂-SH * '''2.''' Scrivi il nome IUPAC di questo chetone che contiene anche un gruppo tiolo secondario (il chetone vince la priorità): CH₃-CO-CH₂-CH₂-SH * '''3.''' Assegna il nome IUPAC a questa molecola che contiene un gruppo etere e un'aldeide : CH₃-O-CH₂-CHO '''Soluzioni'''<div class="toccolours mw-collapsible mw-collapsed" style="width:100%; overflow:auto;"> '''Clicca su "espandi" per vedere le risposte corrette espresse in nomenclatura IUPAC.''' <div class="mw-collapsible-content"> * '''Esercizio 1:''' ** '''1.''' Metossietano ** '''2.''' Butan-1-tiolo ** '''3.''' 2-etossofano (o 2-etossipropano) * '''Esercizio 2:''' ** '''1.''' 3-metilbutan-2-tiolo ** '''2.''' Etossietano ** '''3.''' Benzenetiolo * '''Esercizio 3:''' ** '''1.''' 1-metossofano (o 1-metossibutano) ** '''2.''' Propan-1,3-ditiolo ** '''3.''' Ossaciclofantano * '''Esercizio 4:''' ** '''1.''' 2,2-dimetilpropan-1-tiolo ** '''2.''' Metossibenzene ** '''3.''' Prop-2-en-1-tiolo * '''Esercizio 5:''' ** '''1.''' 1-metossi-2-metilpropanolo (o 1-metossi-2-metilpropano) ** '''2.''' Cicloesantiolo ** '''3.''' 2-metilpropan-1,3-ditiolo * '''Esercizio 6:''' ** '''1.''' 2-cloro-1-metossipropano ** '''2.''' Fenossibenzene * '''Esercizio 7:''' ** '''1.''' 2-cloropropan-1-tiolo ** '''2.''' 1-propossipropano ** '''3.''' 2-metilciclopentantiolo * '''Esercizio 8:''' ** '''1.''' 3-metossiprop-1-ene ** '''2.''' Pentan-1-tiolo (o Esan-1-tiolo a seconda dei carboni, qui sono 5 nella traccia quindi Pentan-1-tiolo) * '''Esercizio 9:''' ** '''1.''' Etossibenzene ** '''2.''' 2-metilpropan-2-tiolo * '''Esercizio 10:''' ** '''1.''' Etantiolo ** '''2.''' 4-mercandobutan-2-one ** '''3.''' 2-metossietanale </div> </div> === Eteri Ciclici === Gli '''eteri ciclici''' sono un tipo di eterociclo con uno o più atomi di ossigeno situati nell'anello. Molti eteri ciclici hanno nomi comuni e sono spesso usati come solventi a causa della loro natura inerte. Queste strutture ad anello si trovano anche in molte molecole biologiche come gli zuccheri e il DNA. Gli anelli sono numerati in modo che un ossigeno occupi la posizione 1. [[File:Ether_Ring_Numbering.svg|centro|308x308px|Ether Ring Numbering]] [[File:Ether_Example_3.png|centro|414x414px|ether Example 3]] == Preparazione degli eteri == {| class="wikitable" !Termini Chiave |Assicurati di essere in grado di definire e utilizzare nel contesto i seguenti termini chiave. * '''Alcossimercuriazione''' * '''Ossimercuriazione''' * '''Sintesi degli eteri di Williamson''' |- !Note di Studio |Abbiamo studiato l' ossimercuriazione come metodo per convertire un alchene in un alcol nella Sezione 8.5. L'alcossimercuriazione è un processo molto simile, con la differenza che ora stiamo convertendo un alchene in un etere. I due processi sono confrontati di seguito. {| class="wikitable" |+Confronto tra Ossimercuriazione e Alcossimercuriazione !Descrizione !Ossimercuriazione !Alcossimercuriazione |- |'''si fa reagire un''' |alchene |alchene |- |'''con''' |acqua |un alcol |- |'''in presenza di''' |Hg(O₂CCH₃)₂ |Hg(O₂CCF₃)₂ |- |'''seguito da trattamento con''' |NaBH₄ |NaBH₄ |- |'''per produrre un''' |alcol |etere |} Rivedi il '''meccanismo''' della reazione di '''ossimercuriazione''' nella Sezione 8.5, prestando particolare attenzione alla '''regiochimica''' e alla '''stereochimica''' della reazione. Il '''meccanismo''' è identico a quello dell''''alcossimercuriazione'''. |} === Formazione di Eteri tramite Disidratazione === La '''disidratazione''' acido-catalizzata di alcoli primari (1º) a catena corta costituisce un metodo industriale specializzato per la preparazione di '''eteri simmetrici'''. Questa reazione ''non'' può essere impiegata per preparare '''eteri asimmetrici''' poiché è probabile che si ottenga una miscela di prodotti. Inoltre, gli alcoli secondari (2º) e terziari (3º) non possono essere utilizzati per questa reazione perché si disidratano per formare alcheni tramite un meccanismo ''E1'' (Sezione 17-6). <math> \mathsf{ 2 CH_3CH_2-OH \xrightarrow[130 ^\circ C]{H_2SO_4} CH_3CH_2-O-CH_2CH_3 + H_2O } </math> ==== Meccanismo ==== Nel primo stadio del '''meccanismo''' di reazione, una molecola di alcol viene protonata per diventare un buon '''gruppo uscente'''. Nel secondo stadio, una seconda molecola di alcol sposta l'acqua dall'alcol protonato attraverso una reazione ''SN2'', producendo un etere protonato. Nello stadio finale, questo '''intermedio''' viene deprotonato per dare l'etere simmetrico. [[File:18.2_dehydration_of_alcohols.svg|centro|749x749px|18.2 dehydration of alcohols]] == Reazioni degli eteri - scissione acida == <u>Gli eteri sono noti per essere poco reattivi nei confronti della maggior parte dei reagenti, il che li rende eccellenti solventi di reazione</u>. La reazione più comune degli eteri è la '''scissione del legame C–O''' tramite l'uso di acidi forti. Durante la scissione acida, l'ossigeno etereo viene protonato per formare un buon gruppo uscente, che può essere eliminato attraverso un meccanismo di reazione ''SN2'', ''SN1'' o ''E1''. Il percorso del meccanismo è determinato principalmente dall'acido forte utilizzato e dal tipo di sostituenti legati all'etere. === Scissione Acida degli Eteri === Soluzioni acquose di HBr o HI (ma non HCl) tendono a scindere gli eteri in un alcol e un alogenuro alchilico come prodotti, tramite un meccanismo ''SN2'' o ''SN1''. Se l'etere è legato solo a gruppi alchilici primari, secondari o metilici, avverrà tipicamente una scissione selettiva secondo un meccanismo '''SN2'''. In primo luogo, l'acido forte protona l'ossigeno dell'etere. Successivamente, la base coniugata alogenidrica risultante attacca l'etere protonato sul sostituente alchilico meno ingombrato stericamente, formando un prodotto alogenato. Il sostituente alchilico più ingombrato dell'etere viene espulso come gruppo uscente e forma un prodotto alcolico. L'esempio seguente mostra che quando l'etil isopropil etere viene scisso con acido bromidrico, si producono alcol isopropilico e bromoetano. Il nucleofilo bromuro attacca preferenzialmente il sostituente etilico dell'etere perché è meno ingombrato (1º) rispetto al sostituente isopropilico (2º). [[File:Example_HBr_Cleavage.svg|centro|700x700px|Example HBr Cleavage]] [[File:HBr_ether_cleavage.svg|centro|727x727px|HBr ether cleavage]] È importante notare che un sostituente fenilico su un etere non è in grado di partecipare alla reazione ''SN2'' di una scissione acida. Se è presente un gruppo fenilico, questo diventerà un '''fenolo''' nel prodotto, poiché il nucleofilo alogenidrico attaccherà preferenzialmente l'altro sostituente alchilico. [[File:Example_phenyl_cleavage.svg|centro|690x690px|Example phenyl cleavage]] Quando si utilizzano HBr o HI, la scissione acida di eteri con sostituenti terziari, benzilici o allilici tende a verificarsi tramite un meccanismo '''SN1'''. La capacità di questi sostituenti di produrre carbocationi relativamente stabili promuove il meccanismo ''SN1''. Il cambio di meccanismo fa sì che il gruppo terziario, benzilico o allilico diventi preferenzialmente il prodotto alogenato della scissione acida. Di conseguenza, l'altro sostituente alchilico dell'etere diventa il prodotto alcolico. [[File:Using_HBr_or_HI,_the_acidic_cleavage_of_ethers_tend_to_occur_by_an_SN1_mechanism.svg|centro|740x740px|using HBr or HI, the acidic cleavage of ethers with tertiary, benzylic, or allylic substituents tend to occur by an SN1 mechanism]] Quando si utilizza un acido forte la cui base coniugata è un cattivo nucleofilo, come l'acido trifluoroacetico (CF₃CO₂H), per la scissione acida di un etere con un sostituente alchilico terziario, il meccanismo sarà spesso '''E1'''. In questo caso, il sostituente alchilico terziario perderà un idrogeno adiacente per formare un alchene come prodotto. L'altro sostituente alchilico dell'etere formerà un prodotto alcolico. [[File:TFA_Cleavage.svg|centro|647x647px|TFA Cleavage]] == Fonti == https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/18%3A_Ethers_and_Epoxides_Thiols_and_Sulfides/18.00%3A_Introduction [[Categoria:Chimica organica per il liceo|Eteri e tioli]] mccx374pb4fj0uxhs9qa60h4d02930c 0 59173 498466 495757 2026-05-25T10:59:00Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495757|495757]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498466 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} [[File:Baceno San Gaudenzio 08.jpg|400px|centro]] * '''Costruttore:''' Josef Anton Carlen e Johann Walpen * '''Anno:''' 1822 * '''Restauri/modifiche:''' Dell'Orto e Lanzini (restauro conservativo) * '''Registri:''' 18 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Tastiere:''' 1 di 50 note con prima ottava scavezza (''Do<small>1</small>''-''Sol<small>5</small>'') * '''Pedaliera:''' a leggio di 14 note con prima ottava scavezza (''Do<small>1</small>''-''Fa<small>2</small>'') sempre unita alla tastiera * '''Collocazione:''' in corpo unico, su cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Grand'Organo''' ---- |- |Purdon ||8'-16'<ref>registro unico, con bassi di 8' e soprani di 16'</ref> |- |Principal|| 8' |- |Fluten dolce|| 8' |- |Fluten travers|| 8'<ref>dal ''Do<small>2</small>''</ref> |- |Vioncelo|| 8' |- |Vox Himano |- |Octavo|| 4' |- |Fluten octavo|| 4' |- |Flutten quinto 2.2/3' |- |Superoctavo|| 2' |- |Cornet|| 3 file |- |Mixtur|| 2 file |- |Clarinet-Fagott|| 8' |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale''' ---- |- |Conterpasso|| 16' |- |Supasso|| 8' |- |Passo vioncelo quinto|| 5.1/3' |- |Passo vioncelo terzo ottavo|| 4'+ 3.1/5' |- |Trompeten 8' |- |} |} == Note == <references/> [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] 85ia1976rj636k5263kcblsaowk4lu5 0 59175 498476 495771 2026-05-25T11:04:56Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495771|495771]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498476 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} * '''Costruttore:''' Alessandro Mentasti * '''Anno:''' 1879 * '''Restauri/modifiche:''' * '''Registri:''' 35 * '''Canne:''' * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Consolle:''' a finestra, al centro del corpo dell'organo * '''Tastiere:''' 2 di 61 note (''Do<small>1</small>''-''Do<small>6</small>'', divisione bassi/soprani ''Si<small>2</small>''-''Do<small>3</small>''), ''Positivo'' (tastiera inferiore) e ''Grand'Organo'' (tastiera superiore) * '''Pedaliera:''' piana-parallela di 30 note (''Do<small>1</small>''-''Fa<small>3</small>'')<ref>all'origine ''Do<small>1</small>''-''Mi<small>2</small>''</ref> * '''Accessori:''' pedaloni per: Tirapieno - Combinazione preparabile; pedaletti per: Unione tastiere - Tromba - Bordone - Viola da Gamba - Terza Mano - Rullante * '''Collocazione:''' in corpo unico, sulla cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna di sinistra''' ---- |- |Campanelli |- |Trombone ||Bassi |- |Tromba ||Soprani |- |Corno Inglese|| Soprani |- |Bordone|| Bassi |- |Bordone ||Soprani |- |Viola ||4' Bassi |- |Viola da gamba ||8' Bassi |- |Viola da gamba ||8' Soprani |- |Flauto Traverso|| Soprani |- |Flauto Armonico<ref>in XII</ref> ||Soprani |- |Ottavino |- |Bombarda ||12'<ref name=tm2>al Pedale</ref> |- |Flauto ||8' Bassi<ref name=tm1>al Positivo</ref> |- |Flauto conico||8' Soprani<ref name=tm1>al Positivo</ref> |- |Principale II||Bassi<ref name=tm1>al Positivo</ref> |- |Principale II||Soprani<ref name=tm1>al Positivo</ref> |- |Terza ||1.3/5' Soprani<ref name=tm1>al Positivo</ref> |- |Nazardo ||2.2/3' Soprani<ref name=tm1>al Positivo</ref> |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna di destra''' ---- |- |Voce Umana |- |Unione Organi<ref>scollegata</ref> |- |Terza Mano |- |Unione Tasto al Pedale |- |Principale|| 16' e II° Bassi |- |Principale || 16' Soprani |- |Principale I|| Bassi |- |Principale I ||Soprani |- |Principale II ||Soprani |- |Ottava ||Bassi |- |Ottava ||Soprani |- |Duodecima ||Bassi |- |Duodecima ||Soprani |- |Decima V |- |Decima IX |- |Vigesima II - Vigesima VI ||Soprani |- |Due di Ripieno |- |Tre di Ripieno |- |Bassi d'Armonia<ref name=tm2>al Pedale</ref> |- |Contrabbassi<ref>canne della 2:a ottava dal ''Principale 16' Bassi''</ref> e Ottava<ref name=tm2>al Pedale</ref> |- | |- |} |} == Note == <references/> {{interprogetto|w=Chiesa di San Giorgio (Varzo)|w_preposizione=sulla|etichetta= Chiesa di San Giorgio a Varzo}} {{Avanzamento|100%|13 gennaio 2026}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] 8cfbl3gjc5ygmbj2rct9vzn7srhmqfw 0 59177 498477 495772 2026-05-25T11:05:27Z GiulioDC02 39847 Annullata la modifica [[Special:Diff/495772|495772]] di [[Special:Contributions/VoceUmana7|VoceUmana7]] ([[User talk:VoceUmana7|discussione]]) 498477 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} * '''Costruttore:''' Fratelli Scolari<ref>Alcune iscrizioni in tedesco presenti nei meccanismi pneumatici della consolle attestano dell'acquisto di elementi preassemblati da ditte tedesche.</ref> * '''Anno:''' anni '20 del secolo XX * '''Restauri/modifiche:''' ? * '''Registri:''' 22 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' pneumatica * '''Consolle:''' fissa indipendente, rivola verso la navata * '''Tastiere:''' 2 di 58 note (''Do<small>1</small>''-''La<small>5</small>'') * '''Pedaliera:''' piana-parallela di 30 note (''Do<small>1</small>''-''Fa<small>3</small>'') * '''Accessori:''' staffe per Espressione e Graduatore, Combinazione fissa, Combinazione preparabile<ref>consiste di una fila di placchette corrispondenti alle placchette dei registri, in fila parallela sopra le tastiere</ref>, Mezzoforte, Fortissimo, Ripieno, Ance * '''Collocazione:''' in corpo unico, sulla cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I - ''Grand'Organo''''' ---- |- |Principale ||16' |- |Principale|| 8' |- |Flauto|| 8' |- |Dulciana|| 8' |- |Ottava|| 4' |- |Flauto|| 4' |- |Duodecima |- |Quintadecima |- |Ripieno |- |Tromba|| 8' |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''II - ''Espressivo''''' ---- |- |Principale dolce|| 8' |- |Viola gamba|| 8' |- |Bordone|| 8' |- |Coro viole<ref>dal ''Do<small>3</small>''</ref> |- |Voce celeste<ref>dal ''Do<small>2</small>''</ref> |- |Flauto|| 4' |- |Ripieno |- |Oboe|| 8' |- |Corale|| 8' |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale''' ---- |- |Contrabbassi ||16' |- |Basso armonico|| 8' |- |Violoncello|| 8' |- |} |} == Note == <references/> {{Avanzamento|100%|13 gennaio 2026}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] t7gytc7lzjn85h2vmwrl7k5l3sg6ssc 0 59243 498394 497268 2026-05-24T14:23:38Z Hippias 18281 rimuovo avviso A 498394 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura dei cicloalcani == === Esercizio 1 === Nomina il seguente cicloalcano. [[File:Esercizio1.png|centro|miniatura]] === Esercizio 2 === Nomina il seguente cicloalcano. [[File:Esercizio2.png|centro|miniatura]] === Esercizio 3 === Nomina il seguente cicloalcano. [[File:Esercizio3.png|centro|miniatura]] === Esercizio 4 === Disegna le seguenti strutture. # 1,5-dimetilciclopentano # butilcicloesano # 1,2-diclorociclopentano # 1,3-dibromo-5-metilcicloesano === Esercizio 5 === Nomina il seguente cicloalcano: fai attenzione agli isomeri cis e trans! [[File:Cloro ccalc.png|centro|miniatura]] Come si chiamerebbe il cicloalcano se il cloro e l'idrogeno sulla parte sinistra si scambiassero? === Esercizio 6 === Nomina il seguente cicloalcano. [[File:Bromo ccalc.png|centro|miniatura|244x244px]] === Esercizio 7 === Rispondi alle seguenti domande aiutandoti con un disegno. # Come si chiama (in versione IUPAC) un anello formato da sei carboni con un solo gruppo metilico attaccato ad esso? # Qual è il nome di un cicloesano con un gruppo metilico sul carbonio 3 e uno etilico sul carbonio 1? # Come si chiama un anello a tre membri? E a sette? === Esercizio 8 === Correggi le seguenti diciture. # 1-metil-2-etil-3-bromociclopentano # diciclopentano (ciclopentilciclopentano) # 2,4-metiletilcicloeptano # 1-cloro-3-bromocicloesano # 3,5-idrossietilciclopentano === Esercizio 9 === [[File:Esercizio 9.png|centro|miniatura]] La dicitura giusta è: # 1-etilciclopentano # 1-etilcicloesano # etilcicloesano # etilciclopentano # cicloetilpentano Serve o non serve il numero uno? Se sì perché/se no perché? === Esercizio 10 === Disegna le seguenti strutture. * 1,3-dipropilcicloesano * 1,3,4-trietilciclopentano * 2-bromo-1-clorocicloesano * propilciclopentano === Esercizio 11 === Nomina il seguente cicloalcano. [[File:Esercizio11.png|centro|miniatura]] === Esercizio 12 === Nomina il seguente cicloalcano. [[File:Esercizio12.png|centro|miniatura]] === Esercizio 13 === Nomina il seguente cicloalcano. [[File:Esercizio13.png|centro|miniatura]] === Esercizio 14 === Disegna due cicloalcani che abbiano gli stessi sostituenti ma in posizioni diverse, poi nominali. === Esercizio 15 === Disegna un ciclobutano, un ciclopentano e un cicloesano. Quale di questi è il più stabile? E perché? === Esercizio 16 === Qual è la formula generale del cicloalcano? Come cambia da quella dell'alcano? === Esercizio 17 === Perché una molecola del genere è molto difficile che esista? [[File:Esercizio17.png|centro|miniatura]] === Esercizio 18 === Una molecola ha formula C6H12, è un cicloalcano e contiene un gruppo ossidrile. Disegna due varianti della molecola, dai un nome a ciascuna e ragiona su quale delle due sia più stabile. === Esercizio 19 === Disegna la conformazione più stabile di 1,3-dimetilcicloesano. Perché è quella più stabile? === Esercizio 20 === Una molecola è un cicloalcano, ha 8 carboni totali e due gruppi metile. Disegna e nomina la molecola. == Esercizi sull'isomeria ''cis''/''trans'' dei cicloalcani == === Esercizio 21 === Qual è la nomenclatura di questo cicloalcano? [[File:Molecolaq.jpg|centro|senza_cornice]] === Esercizio 22 === Qual è la nomenclatura di questo cicloalcano? [[File:Molecolaq1.jpg|centro|senza_cornice]] === Esercizio 23 === Qual è la nomenclatura di questo cicloalcano? [[File:Molecolaq2.jpg|centro|senza_cornice]] === Esercizio 24 === Qual è la nomenclatura di questo cicloalcano? [[File:Molecolaq3.jpg|centro|senza_cornice]] === Esercizio 25 === Qual è la nomenclatura di questo cicloalcano? [[File:Molecolaq4.jpg|centro|senza_cornice]] === Esercizio 26 === Qual è la nomenclatura di questo cicloalcano? [[File:Molecolaq5.jpg|centro|senza_cornice]] === Esercizio 27 === Qual è la nomenclatura di questo cicloalcano? [[File:Molecolaq6.jpg|centro|senza_cornice]] === Esercizio 28 === Qual è la nomenclatura di questo cicloalcano? [[File:Molecolaq7.jpg|centro|senza_cornice]] === Esercizio 29 === Disegna la seguente molecola: trans-2-bromo-1-metil-3-clorocicloesano. === Esercizio 30 === Disegna la seguente molecola: cis-1,2-dimetilciclopentano. === Esercizio 31 === Disegna la seguente molecola: trans-2,5-dicloro-1,3-dimetilcicloesano. === Esercizio 32 === Disegna la seguente molecola: trans-1,2-dibromocicloesano. === Esercizio 33 === Disegna la seguente molecola: trans-1,2-dibromo-3,3-dimetilciclopentano. === Esercizio 34 === Disegna la seguente molecola: trans-1,1-dibromo-2,2-diclorocicloesano. === Esercizio 35 === Disegna la seguente molecola: trans-1,3-dibromociclopentano. === Esercizio 36 === Disegna la seguente molecola: trans-1-cloro-2,3-dimetilciclopentano. === Esercizio 37 === La nomenclatura cis/trans può essere utilizzata per descrivere la disposizione relativa dei sostituenti su molecole con strutture ad anello più complesse. La molecola riportata di seguito è il testosterone, il principale ormone sessuale maschile. Il gruppo OH e il gruppo metilico adiacente sono in posizione cis o trans l'uno rispetto all'altro? [[File:Testosteroneeeeee.png|Testosterone|centro|senza_cornice]] === Esercizio 38 === I legami di questa molecola sono cis o trans? [[File:Molecolac.jpg|centro|senza_cornice]] === Esercizio 39 === Disegna nuovamente questa molecola, facendo in modo che i suoi legami siano trans. [[File:Molecola cis-trans 1.jpg|centro|senza_cornice]] === Esercizio 40 === Disegna nuovamente questa molecola, facendo in modo che i suoi legami siano cis. [[File:Mol cistrasn3.jpg|centro|senza_cornice]] == Esercizi sugli isomeri conformazionali dei cicloalcani == === Esercizio 41 === Quando disegni una conformazione a "sedia", quante coppie di linee parallele dovresti tracciare per formare l'anello? # 3 coppie # nessuna # 6 coppie # 2 coppie<br /> === Esercizio 42 === Qual è la conformazione più stabile in assoluto per il cicloesano? # Barca # Barca intrecciata (Twist-boat) # Sedia # Semisedia === Esercizio 43 === Qual è il valore approssimativo dell'angolo di legame C-C-C nella sedia del cicloesano? # 60° # 90° # 109.5° # 120° === Esercizio 44 === Quale cicloalcano ha la minor tensione d'anello per unità di gruppo CH2? # Ciclopropano # Ciclobutano # Ciclopentano # Cicloesano === Esercizio 45 === Quale di questi composti ha la conformazione a sedia "bloccata" (ovvero l'equilibrio è quasi totalmente spostato su un solo conformero)? # Clorocicloesano # Isopropilcicloesano # ''tert''-butilcicloesano # Cicloesano semplice === Esercizio 46 === Quale isomero del 1,2-dimetilcicloesano è più stabile? # L'isomero ''cis'' # L'isomero ''trans'' # Hanno la stessa stabilità # Dipende dalla temperatura === Esercizio 47 === L'inversione d'anello (ring-flip) del cicloesano avviene: # Solo a temperature superiori a 100°C # Rapidamente a temperatura ambiente # Solo in presenza di un catalizzatore acido # Solo quando la molecola è allo stato solido === Esercizio 48 === Perché il ciclopropano ha una tensione d'anello elevatissima? # Perché i legami C-C sono troppo lunghi. # Per la forte tensione angolare (angoli di 60°) e l'eclissamento di tutti gli idrogeni. # Perché non ha idrogeni in posizione equatoriale. # Perché è una molecola planare molto grande. === Esercizio 49 === Quale conformazione rappresenta un "massimo" di energia (stato di transizione) nel diagramma energetico del cicloesano? # Sedia # Barca # Barca intrecciata # Semisedia === Esercizio 50 === Nel ''trans''-1-cloro-4-metilcicloesano, qual è la conformazione più stabile? # Cloro assiale, Metile equatoriale # Cloro equatoriale, Metile assiale # Entrambi equatoriali # Entrambi assiali === Esercizio 51 === Quale di queste affermazioni sull'inversione d'anello (ring-flip) è corretta? # Cambia la configurazione R/S dei centri chirali # Gli idrogeni "UP" diventano idrogeni "DOWN" # Gli idrogeni assiali diventano equatoriali e viceversa # Rompe i legami sigma carbonio-carbonio === Esercizio 52 === Se il ciclobutano fosse planare quante interazioni di eclissi HH ci sarebbero? Supponendo ci siano 4 kJ/mol per interazione di eclissi HH, qual è la tensione su questa molecola planare? === Esercizio 53 === Nel metilciclopentano, quale atomo di carbonio è più probabile che sia nella posizione "''endo"''? === Esercizio 54 === Disegna le due diverse conformazioni a sedia del cicloesanolo (oppure: idrossicicloesano), mostrando tutti gli atomi di idrogeno. Inoltre, indica se ciascuna posizione è assiale o equatoriale. === Esercizio 55 === Disegna le due diverse conformazioni a "''sedia''" del ''trans'' -1,4-dimetilcicloesano e poi indica se tutte le posizioni sono assiali o equatoriali. === Esercizio 56 === Disegna il 1,1-dimetilcicloesano in una conformazione a sedia, indicando quale gruppo metilico nel tuo disegno è assiale e quale è equatoriale. === Esercizio 57 === Cataloga ciascuna di queste posizioni colorate (rosso, blu e verde) come assiale o equatoriale. Poi esegui un ribaltamento dell'anello e mostra le nuove posizioni occupate da ciascun colore. [[File:Risposta esercizio 57 dei cicloalcani.webp|centro|miniatura]] === Esercizio 58 === Qual è la differenza di energia tra le conformazioni assiale ed equatoriale del cicloesanolo (idrossicicloesano)? === Esercizio 59 === Perché, secondo te, un sostituente ciano assiale (–CN) non causa praticamente alcuna tensione sterica 1,3-diaxiale (0,4 kJ/mol)? === Esercizio 60 === Disegna la conformazione a sedia più stabile del ''cis'' -1- ''tert'' -butil-4-clorocicloesano. Di quanto è favorita? === Esercizio 61 === Qui sotto sono disegnate due conformazioni del ''cis'' -1,3-dimetilciclobutano. Qual è la differenza tra le due e quale pensi sia la più stabile? [[File:Esercizio 61 cicloalcani.webp|sinistra|miniatura|Conformazione A]] [[File:Esercizio 61.webp|miniatura|Conformazione B|centro]] == Soluzioni agli esercizi == * Esercizio 1: 1,4-dimetilcicloesano * Esercizio 2: propilciclopentano * Esercizio 3: 1-bromo-4-etil-3-metilcicloesano * Esercizio 4:[[File:Soluzione4.png|centro|miniatura]] * Esercizio 5: trans-1,3-diclorocicloesano; cis-1,3-diclorocicloesano * Esercizio 6: 1-(1-bromopropil)ciclopentano * Esercizio 7: 1. metilcicloesano; 2. 1-etil-3-metilcicloesano; 3. ciclopropano e cicloeptano * Esercizio 8: 2-etil-1-metil-3-bromociclopentano; ciclopentilciclopentano; 4-etil-2-metilcicloeptano; 3-bromo-1-clorocicloesano; 5-etil-3-idrossiciclopentano * Esercizio 9: etilciclopentano; no, il carbonio 1 è sempre quello su cui c'è la catena e potrebbe essere qualsiasi * Esercizio 10:[[File:Soluzione10.png|centro|miniatura]] * Esercizio 11: butilciclopropano * Esercizio 12: iodilciclobutano * Esercizio 13: ciclobutano * Esercizio 14: es. 1-cloro-2-metilcicloesano e 1-cloro-4-metilcicloesano * Esercizio 15: cicloesano, perché la sua flessibilità permette una conformazione quasi priva di tensione (es. conformazione a sedia) * Esercizio 16: cicloalcano --> C_nH_2n ; alcano --> C_nH_{2n<small>+2</small>} * Esercizio 17: perché la tensione tra gli idrogeni (rivolti tutti verso l'alto) non è bilanciata è quindi la molecola è molto instabile * Esercizio 18: la molecola può avere il gruppo ossidrile su qualsiasi carbonio ma avrà sempre lo stesso nome (il carbonio 1 è sempre quello su cui c'è il sostituente, che essendo l'unico non ha bisogno di un numero); tutte le varianti hanno la stessa stabilità * Esercizio 19: con un metile verso l'alto e uno verso il basso la tensione diminuisce quindi la molecola è più stabile;[[File:Soluzione19.png|centro|miniatura]] * Esercizio 20: 1,x-dimetilciclottano * Esercizio 21: cis-1,3-dimetilciclopentano * Esercizio 22: trans-1,2-dimetilcicloesano * Esercizio 23: trans-1-bromo-1-clorociclopentano * Esercizio 24: trans-1,3-ammino-2-metilciclopentano * Esercizio 25: cis-1,2,3-triclorociclopentano * Esercizio 26: cis-1,2-dibromocicloesano * Esercizio 27: trans-1,2-diclorocicloesano * Esercizio 28: cis-1,2-dibromociclopropano * Esercizio 29: [[File:Molecolas.jpg|centro|senza_cornice]] * Esercizio 30: [[File:Molecolas1.jpg|centro|senza_cornice]] * Esercizio 31: [[File:Molecolas2.jpg|centro|senza_cornice]] * Esercizio 32: [[File:Molecolas4.jpg|centro|senza_cornice]] * Esercizio 33: [[File:Molecolas5.jpg|centro|senza_cornice]] * Esercizio 34: [[File:Molecolas6.jpg|centro|senza_cornice]] * Esercizio 35: [[File:Molecolas7.jpg|centro|senza_cornice]] * Esercizio 36: [[File:Molecolas8.jpg|centro|senza_cornice]] * Esercizio 37: In base a come sono rappresentati i legami, possiamo capire che il gruppo OH e il gruppo metilico si trovano sullo stesso lato dell'anello del testosterone, quindi i legami sono cis. * Esercizio 38: I legami sono trans. * Esercizio 39: [[File:Mol cistrans 2.jpg|centro|senza_cornice]] * Esercizio 40: [[File:Mol cistrans 4.jpg|centro|senza_cornice]] * Esercizio 41: 3 coppie, una sedia corretta è formata da tre set di file parallele che rappresentano i legami C-C opposti * Esercizio 42: 3. sedia * Esercizio 43: 109.5° * Esercizio 44: Cicloesano * Esercizio 45: tert-butilcicloesano * Esercizio 46: L'isomero trans * Esercizio 47: Rapidamente a temperatura ambiente *Esercizio 48: Per la forte tensione angolare e l'eclissamento *Esercizio 49: Semisedia *Esercizio 50: entrambi equatoriali *Esercizio 51: Gli idrogeni assiali diventano equatoriali e viceversa *Esercizio 52: Ci sono otto interazioni di eclissi (due per ogni legame CC). La tensione extra su questa molecola sarebbe 32 kJ/mol (4 kJ/mol x 8). *Esercizio 53: Il carbonio dell'anello attaccato al gruppo metile è molto probabile che sia probabilmente il carbonio ''endo''. Il gruppo metile più grande, se eclissato, creerebbe la maggiore deformazione torsionale.Trovandosi nella posizione ''endo'' i legami si troverebbero in una posizione più sfalsata, riducendo così la tensione. *Esercizio 54: [[File:Risposta esercizio 54 cicloalcani.webp|centro|miniatura]] * Esercizio 55: [[File:Risposta esercizio 55 cicloalcani.webp|centro|miniatura]] * Esercizio 56: [[File:Risposta esercisio 56 cicloalcani.webp|centro|miniatura]] * Esercizio 57: Prima del ribaltamento dell'anello, il rosso e il blu sono equatoriali mentre il verde è assiale. Dopo il ribaltamento dell'anello, il rosso e il blu sono assiali e il verde è equatoriale. * Esercizio 58: Il gruppo ciano è rivolto verso l'alto. * Esercizio 59: Equatoriale = 70%; assiale = 30% * Esercizio 60: [[File:Risoluzione esercizio 60 cicloalcani.webp|centro|miniatura]] * Esercizio 61: Tra le due, la conformazione '''(A)''' è più stabile perché i gruppi metilici sono più distanti tra loro.<br /> == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/3-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-3 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche i7uyvjj6g46r4vgnavv3gilj9m6b6zu 0 59244 498396 498238 2026-05-24T14:24:45Z Hippias 18281 rimuovo avviso A 498396 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sui tipi di reazioni organiche == === Esercizio 1 === testo === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... fino al 10° === == Esercizi sui vari meccanismi di reazioni organiche (ioniche e radicaliche) == '''esercizio 1. Addizione elettrofila agli alcheni''' L’etene reagisce con HBr. '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo completo. * Indica l’elettrofilo. * Spiega come si rompe il doppio legame. '''esercizio 2. Regola di Markovnikov''' Il propene reagisce con HCl. '''Richieste:''' * Scrivi il prodotto principale. * Disegna il carbocatione intermedio. * Spiega perché si forma quel prodotto. '''esercizio 3. Sostituzione nucleofila SN1''' Il terz-butilcloruro reagisce con acqua. '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo SN1 completo. * Indica il passaggio lento. * Spiega perché il substrato favorisce SN1. '''esercizio4. Sostituzione nucleofila SN2''' Il bromometano reagisce con OH⁻. '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo. * Indica cosa succede al carbonio centrale. * Spiega perché la reazione avviene in un solo stadio. '''esercizio 5. Eliminazione E1''' Il 2-bromo-2-metilpropano viene riscaldato in soluzione alcolica. '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo E1. * Individua l’alchene formato. * Spiega il ruolo del calore. '''PARTE B — Reazioni radicaliche''' '''esercizio 6. Clorurazione radicalica del metano''' Il metano reagisce con Cl₂ in presenza di luce UV. '''Richieste:''' * Scrivi le tre fasi della reazione: ** iniziazione ** propagazione ** terminazione * Indica quali specie sono radicali. '''esercizio 7. Bromurazione radicalica dell’etano''' L’etano reagisce con Br₂ e luce UV. '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo radicalico. * Spiega perché la luce è necessaria. * Scrivi il prodotto organico finale. '''esercizio 8. Stabilità dei radicali''' Considera i seguenti radicali: * CH₃• * CH₃CH₂• * (CH₃)₃C• '''Richieste:''' * Ordinali per stabilità crescente. * Spiega il motivo della diversa stabilità. '''esercizio 9. Polimerizzazione radicalica''' Il monomero etene forma polietilene. '''Richieste:''' * Scrivi l’equazione generale. * Descrivi: ** iniziazione ** propagazione ** terminazione * Indica quale legame si rompe durante la reazione. '''esercizio 10. Confronto tra meccanismi ionici e radicalici''' Confronta: * addizione di HBr al propene (meccanismo ionico) * clorurazione del metano (meccanismo radicalico) '''Richieste:''' Compila una tabella indicando: * specie reattive coinvolte * condizioni di reazione * tipo di rottura dei legami * intermedi formati * velocità e selettività * [[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == * Esercizio 1: * Esercizio 2: * Ecc. ecc. * Esercizio 21 == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/6-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-6 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 9hvitlh4wufy2fro11lh19qewxm6dm6 0 59253 498380 498368 2026-05-24T13:26:53Z Angelicaarcadio 51001 /* Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione */ 498380 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ==== Esercizio 7 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono sp²: a) but-1-ene b) but-2-ene c) 2-metilpropene === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 8 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) but-1-ene b) but-2-ene c) 2-metilpropene ==== Esercizio 9 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ==== Esercizio 9 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * but-1-ene * but-2-ene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ==== Esercizio 10 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni: * etene * propene * 2-butene * butano ==== Esercizio 11 ==== Un alchene ha formula C₄H₈. Determina: * tutti i carboni sp² * tutti i possibili isomeri (disegna le loro strutture lineari) * quale isomero è più rigido e perché ==== Esercizio 12 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ==== Esercizio 13 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ==== Esercizio 14 ==== ==== Esercizio 15 ==== ==== Esercizio 16 ==== ==== Esercizio 17 ==== ==== Esercizio 18 ==== ==== Esercizio 19 ==== ==== Esercizio 20 ==== == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni. [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' ''Classificazione dei carboni'' * CH2 del doppio legame → primario * C centrale del doppio legame → terziario * CH2 → secondario * CH3 metile → primario * CH3 terminale → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' ''Classificazione dei carboni'' * CH2 terminale → primario * CH del doppio legame → secondario * carbonio CH legato al metile → terziario * CH3 metile → primario * CH3 terminale → primario ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|sinistra|senza_cornice|167x167px]] Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|sinistra|senza_cornice|178x178px]] Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|sinistra|senza_cornice|178x178px]] Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' '''Soluzione esercizio 21''' cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) '''Soluzione esercizio 22''' 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) '''Soluzione esercizio 23''' 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) '''Soluzione esercizio 24''' 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) '''Soluzione esercizio 25''' 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) '''Soluzione esercizio 26''' 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) '''Soluzione esercizio 27''' 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) '''Soluzione esercizio 28''' 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) '''Soluzione esercizio 29''' 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) '''Soluzione esercizio 30''' trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) '''Soluzione esercizio 31''' 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) '''Soluzione esercizio 32''' 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) '''Soluzione esercizio 33''' 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) '''Soluzione esercizio 34''' 1-etil-2-isopropil-cicloesene '''Soluzione esercizio 35''' 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) '''Soluzione esercizio 36'''[[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] '''Soluzione esercizio 37'''[[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] '''Soluzione esercizio 38'''[[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] '''Soluzione esercizio 39'''[[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] '''Soluzione esercizio 40'''[[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === 4 — Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 8yx72p8lc77sf4sq2d6soyu3scza338 498381 498380 2026-05-24T13:28:13Z Angelicaarcadio 51001 /* Soluzione esercizio 6 */ 498381 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ==== Esercizio 7 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono sp²: a) but-1-ene b) but-2-ene c) 2-metilpropene === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 8 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) but-1-ene b) but-2-ene c) 2-metilpropene ==== Esercizio 9 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ==== Esercizio 9 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * but-1-ene * but-2-ene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ==== Esercizio 10 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni: * etene * propene * 2-butene * butano ==== Esercizio 11 ==== Un alchene ha formula C₄H₈. Determina: * tutti i carboni sp² * tutti i possibili isomeri (disegna le loro strutture lineari) * quale isomero è più rigido e perché ==== Esercizio 12 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ==== Esercizio 13 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ==== Esercizio 14 ==== ==== Esercizio 15 ==== ==== Esercizio 16 ==== ==== Esercizio 17 ==== ==== Esercizio 18 ==== ==== Esercizio 19 ==== ==== Esercizio 20 ==== == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni. [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' ''Classificazione dei carboni'' * CH2 del doppio legame → primario * C centrale del doppio legame → terziario * CH2 → secondario * CH3 metile → primario * CH3 terminale → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' ''Classificazione dei carboni'' * CH2 terminale → primario * CH del doppio legame → secondario * carbonio CH legato al metile → terziario * CH3 metile → primario * CH3 terminale → primario ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|167x167px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' '''Soluzione esercizio 21''' cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) '''Soluzione esercizio 22''' 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) '''Soluzione esercizio 23''' 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) '''Soluzione esercizio 24''' 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) '''Soluzione esercizio 25''' 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) '''Soluzione esercizio 26''' 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) '''Soluzione esercizio 27''' 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) '''Soluzione esercizio 28''' 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) '''Soluzione esercizio 29''' 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) '''Soluzione esercizio 30''' trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) '''Soluzione esercizio 31''' 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) '''Soluzione esercizio 32''' 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) '''Soluzione esercizio 33''' 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) '''Soluzione esercizio 34''' 1-etil-2-isopropil-cicloesene '''Soluzione esercizio 35''' 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) '''Soluzione esercizio 36'''[[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] '''Soluzione esercizio 37'''[[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] '''Soluzione esercizio 38'''[[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] '''Soluzione esercizio 39'''[[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] '''Soluzione esercizio 40'''[[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === 4 — Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 345lhvgawsk8lhbwchnjwl22w8workz 498386 498381 2026-05-24T13:31:36Z Angelicaarcadio 51001 /* Soluzione esercizio 6 */ 498386 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ==== Esercizio 7 ==== testo === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 8 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) but-1-ene b) but-2-ene c) 2-metilpropene ==== Esercizio 9 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ==== Esercizio 10 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * but-1-ene * but-2-ene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ==== Esercizio 11 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni: * etene * propene * 2-butene * butano ==== Esercizio 12 ==== Un alchene ha formula C₄H₈. Determina: * tutti i carboni sp² * tutti i possibili isomeri (disegna le loro strutture lineari) * quale isomero è più rigido e perché ==== Esercizio 13 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ==== Esercizio 14 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ==== Esercizio 15 ==== ==== Esercizio 16 ==== ==== Esercizio 17 ==== ==== Esercizio 18 ==== ==== Esercizio 19 ==== ==== Esercizio 20 ==== == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni. [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' ''Classificazione dei carboni'' * CH2 del doppio legame → primario * C centrale del doppio legame → terziario * CH2 → secondario * CH3 metile → primario * CH3 terminale → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' ''Classificazione dei carboni'' * CH2 terminale → primario * CH del doppio legame → secondario * carbonio CH legato al metile → terziario * CH3 metile → primario * CH3 terminale → primario ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ==== Soluzione esercizio 7 ==== === Ibridazione degli alcheni === === Nomenclatura degli alcheni === '''Soluzione esercizio 21''' cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) '''Soluzione esercizio 22''' 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) '''Soluzione esercizio 23''' 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) '''Soluzione esercizio 24''' 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) '''Soluzione esercizio 25''' 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) '''Soluzione esercizio 26''' 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) '''Soluzione esercizio 27''' 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) '''Soluzione esercizio 28''' 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) '''Soluzione esercizio 29''' 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) '''Soluzione esercizio 30''' trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) '''Soluzione esercizio 31''' 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) '''Soluzione esercizio 32''' 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) '''Soluzione esercizio 33''' 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) '''Soluzione esercizio 34''' 1-etil-2-isopropil-cicloesene '''Soluzione esercizio 35''' 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) '''Soluzione esercizio 36'''[[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] '''Soluzione esercizio 37'''[[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] '''Soluzione esercizio 38'''[[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] '''Soluzione esercizio 39'''[[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] '''Soluzione esercizio 40'''[[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche mpitmiovhrohb2p2an6t850eg41mozx 498395 498386 2026-05-24T14:24:09Z Hippias 18281 rimuovo avviso A 498395 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ==== Esercizio 7 ==== testo === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 8 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) but-1-ene b) but-2-ene c) 2-metilpropene ==== Esercizio 9 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ==== Esercizio 10 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * but-1-ene * but-2-ene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ==== Esercizio 11 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni: * etene * propene * 2-butene * butano ==== Esercizio 12 ==== Un alchene ha formula C₄H₈. Determina: * tutti i carboni sp² * tutti i possibili isomeri (disegna le loro strutture lineari) * quale isomero è più rigido e perché ==== Esercizio 13 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ==== Esercizio 14 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ==== Esercizio 15 ==== ==== Esercizio 16 ==== ==== Esercizio 17 ==== ==== Esercizio 18 ==== ==== Esercizio 19 ==== ==== Esercizio 20 ==== == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni. [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' ''Classificazione dei carboni'' * CH2 del doppio legame → primario * C centrale del doppio legame → terziario * CH2 → secondario * CH3 metile → primario * CH3 terminale → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' ''Classificazione dei carboni'' * CH2 terminale → primario * CH del doppio legame → secondario * carbonio CH legato al metile → terziario * CH3 metile → primario * CH3 terminale → primario ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ==== Soluzione esercizio 7 ==== === Ibridazione degli alcheni === === Nomenclatura degli alcheni === '''Soluzione esercizio 21''' cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) '''Soluzione esercizio 22''' 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) '''Soluzione esercizio 23''' 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) '''Soluzione esercizio 24''' 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) '''Soluzione esercizio 25''' 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) '''Soluzione esercizio 26''' 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) '''Soluzione esercizio 27''' 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) '''Soluzione esercizio 28''' 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) '''Soluzione esercizio 29''' 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) '''Soluzione esercizio 30''' trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) '''Soluzione esercizio 31''' 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) '''Soluzione esercizio 32''' 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) '''Soluzione esercizio 33''' 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) '''Soluzione esercizio 34''' 1-etil-2-isopropil-cicloesene '''Soluzione esercizio 35''' 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) '''Soluzione esercizio 36'''[[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] '''Soluzione esercizio 37'''[[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] '''Soluzione esercizio 38'''[[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] '''Soluzione esercizio 39'''[[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] '''Soluzione esercizio 40'''[[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche ohkivqf4my6hki3eq2websocv6n8ptu 498403 498395 2026-05-24T14:35:35Z Angelicaarcadio 51001 /* Ibridazione degli alcheni */ 498403 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ---- ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ---- ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ---- ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ---- ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ---- ==== Esercizio 7 ==== testo === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 8 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) 1-butene b) 2-butene c) 2-metil-1,3-butadiene ---- ==== Esercizio 9 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ---- ==== Esercizio 10 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * 1-butene * 2-butene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ---- ==== Esercizio 11 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni: * etene * propene * 2-butene * butano ---- ==== Esercizio 12 ==== Un alchene ha formula C₄H₈. Determina: * tutti i carboni sp² * tutti i possibili isomeri (disegna le loro strutture lineari) * quale isomero è più rigido e perché ---- ==== Esercizio 13 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ---- ==== Esercizio 14 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ---- ==== Esercizio 15 ==== ---- ==== Esercizio 16 ==== ---- ==== Esercizio 17 ==== ---- ==== Esercizio 18 ==== ---- ==== Esercizio 19 ==== ---- ==== Esercizio 20 ==== ---- == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ---- ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ---- ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ---- ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ---- ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ---- ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ---- ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ---- ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ---- ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ---- ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ---- ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ---- ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ---- ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ---- ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ---- ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ---- ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ---- ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ---- ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni. [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' ''Classificazione dei carboni'' * CH2 del doppio legame → primario * C centrale del doppio legame → terziario * CH2 → secondario * CH3 metile → primario * CH3 terminale → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' ''Classificazione dei carboni'' * CH2 terminale → primario * CH del doppio legame → secondario * carbonio CH legato al metile → terziario * CH3 metile → primario * CH3 terminale → primario ---- ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ---- ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ---- ==== Soluzione esercizio 7 ==== === Ibridazione degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 8 ==== a) L' ''1-butene'' (CH2=CH–CH2–CH3) presenta due carboni ibridati '''sp²''', che sono quelli coinvolti nel doppio legame, cioè il '''C1''' e il '''C2'''. b) Il ''2-butene'' (CH3–CH=CH–CH3) presenta anche due carboni ibridati '''sp²''', sempre quelli coinvolti nel doppio legame, in questo caso il '''C2''' e il '''C3'''. c) Il ''2-metil-1,3-butadiene'' (CH2=C(CH3)2) presenta '''tutti e quattro i carboni della catena principale''' ibridati '''sp²''', poichè ognuno è coinvolto in uno dei due doppi legami del composto. ---- ==== Soluzione esercizio 9 ==== La rotazione attorno a un doppio legame non è possibile, perché il '''legame C=C''' è caratterizzato da due componenti: un legame sigma e un legame pi greco. Il '''legame sigma''' deriva dalla '''sovrapposizione frontale degli orbitali''' ed è '''stabile alla rotazione''', mentre il '''legame pi''' '''greco''' deriva dalla '''sovrapposizione laterale degli orbitali p''' '''non ibridi'''. Se si provasse a ruotare una delle due parti della molecola, <u>questa</u> <u>sovrapposizione laterale verrebbe distrutta</u> e il <u>legame pi</u> <u>greco si romperebbe</u>. Per questo motivo il doppio legame è rigido e blocca la rotazione. ---- ==== Soluzione esercizio 10 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="110"> File:1-Butene.svg|1-butene File:2-butene.png|2-butene </gallery>Se si confrontano 1-butene e 2-butene, si osserva che entrambi possiedono un doppio legame e quindi una certa rigidità intrinseca. Tuttavia, nell' '''1-butene''' il '''doppio legame''' è '''terminale''' e quindi <u>coinvolge meno gruppi alchilici</u>, mentre nel '''2-butene''' il '''doppio legame''' è '''interno''' e quindi <u>più sostituito</u>. Questo '''aumenta l’ingombro sterico attorno al doppio legame''' e rende la <u>struttura più “bloccata”</u>. Inoltre, i <u>gruppi metilici vicini al doppio legame nel 2-butene donano densità elettronica tramite '''iperconiugazione'''</u>, stabilizzando il legame π. Per questoi motivi il '''2-butene''' risulta '''più rigido''' rispetto all' 1-butene. ---- ==== Soluzione esercizio 11 ==== * '''Butano''' ** solo legami singoli C–C ** rotazione libera attorno a tutti i legami sigma ** nessun vincolo strutturale ** 👉 '''è la molecola meno rigida''' * '''Etene (CH2=CH2)''' ** presenza di un doppio legame C=C ** carboni sp² planari ** legame π impedisce rotazione ** 👉 rigidità elevata nella zona del doppio legame * '''Propene (CH2=CH–CH3)''' ** un doppio legame C=C (rigido) ** una parte della molecola è flessibile (CH3) ** lieve aumento dell’ingombro rispetto all’etene ** 👉 rigidità simile all’etene, leggermente maggiore nella pratica * '''2-butene (CH3–CH=CH–CH3)''' ** doppio legame interno ** entrambi i carboni sp² sostituiti ** forte ingombro sterico ** massima limitazione dei movimenti locali ** 👉 '''molecola più rigida del gruppo''' ---- ==== Soluzione esercizio 12 ==== ---- ==== Soluzione esecizio 13 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 14 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 15 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 16 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 17 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 18 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 19 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 20 ==== === Nomenclatura degli alcheni === '''Soluzione esercizio 21''' cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) ----'''Soluzione esercizio 22''' 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) ----'''Soluzione esercizio 23''' 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) ----'''Soluzione esercizio 24''' 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) ----'''Soluzione esercizio 25''' 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) ----'''Soluzione esercizio 26''' 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) ----'''Soluzione esercizio 27''' 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) ----'''Soluzione esercizio 28''' 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) ----'''Soluzione esercizio 29''' 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) ----'''Soluzione esercizio 30''' trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) ----'''Soluzione esercizio 31''' 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) ----'''Soluzione esercizio 32''' 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) ----'''Soluzione esercizio 33''' 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) ----'''Soluzione esercizio 34''' 1-etil-2-isopropil-cicloesene ----'''Soluzione esercizio 35''' 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) ----'''Soluzione esercizio 36'''[[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] ---- '''Soluzione esercizio 37'''[[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] ----'''Soluzione esercizio 38'''[[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] ---- '''Soluzione esercizio 39'''[[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] ---- '''Soluzione esercizio 40'''[[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche qe0f8fyeg7vpe71f2ycf41i1ls74ydk 498408 498403 2026-05-24T16:24:24Z Angelicaarcadio 51001 /* Soluzione esercizio 11 */ 498408 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ---- ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ---- ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ---- ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ---- ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ---- ==== Esercizio 7 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₆H₁₂ che: * abbiano una sola ramificazione metilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 8 ==== ---- ==== Esercizio 9 ==== ---- ==== Esercizio 10 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₇H₁₄ che: * abbiano una sola ramificazione etilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 11 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) 1-butene b) 2-butene c) 2-metil-1,3-butadiene ---- ==== Esercizio 12 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ---- ==== Esercizio 13 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * 1-butene * 2-butene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ---- ==== Esercizio 14 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni, motivando ogni molecola: * etene * propene * 2-butene * butano ---- ===== Esercizio 15 ===== Quanti legami σ e π sono presenti nel 2-metil-2-butene? Come sono ibridati i suoi atomi di carbonio? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 16 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ---- ==== Esercizio 17 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ---- ==== Esercizio 18 ==== Confronta i seguenti alcheni: * etene * cloroetene * 1,2-dicloroetene Indica quale molecola presenta maggiore rigidità e maggiore ingombro sterico. ---- ==== Esercizio 19 ==== Quanti legami σ e π sono presenti nel 3-clorocicloesene? Come sono ibridati i suoi atomi? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 20 ==== Confronta e ordina secondo la rigidità e l'ingombro sterico crescenti i seguenti alcheni: * cloroetene * brometene * 1,2-dibromoetene * cicloesene Motiva dettagliatamente la risposta considerando: * presenza del doppio legame; * sostituenti alogeni; * struttura ciclica; * limitazioni conformazionali. == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ---- ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ---- ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ---- ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ---- ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ---- ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ---- ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ---- ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ---- ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ---- ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ---- ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ---- ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ---- ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ---- ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ---- ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ---- ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ---- ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ---- ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3'''→ terziario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ---- ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ---- ==== Soluzione esercizio 7 ==== Esistono '''tre''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-1-pentene.png|senza_cornice|206x206px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''2-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-1-pentene.png|senza_cornice|195x195px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:4-metil-1-pentene.png|senza_cornice|205x205px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''4-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 8 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 9 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 10 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:3-etil-1-esene.png|senza_cornice|207x207px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH2CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario [[File:4-etil-1-esene.png|senza_cornice|224x224px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''4-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario === Ibridazione degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 11 ==== a) L' ''1-butene'' (CH2=CH–CH2–CH3) presenta due carboni ibridati '''sp²''', che sono quelli coinvolti nel doppio legame, cioè il '''C1''' e il '''C2'''. b) Il ''2-butene'' (CH3–CH=CH–CH3) presenta anche due carboni ibridati '''sp²''', sempre quelli coinvolti nel doppio legame, in questo caso il '''C2''' e il '''C3'''. c) Il ''2-metil-1,3-butadiene'' (CH2=C(CH3)2) presenta '''tutti e quattro i carboni della catena principale''' ibridati '''sp²''', poichè ognuno è coinvolto in uno dei due doppi legami del composto. ---- ==== Soluzione esercizio 12 ==== La rotazione attorno a un doppio legame non è possibile, perché il '''legame C=C''' è caratterizzato da due componenti: un legame sigma e un legame pi greco. Il '''legame sigma''' deriva dalla '''sovrapposizione frontale degli orbitali''' ed è '''stabile alla rotazione''', mentre il '''legame pi''' '''greco''' deriva dalla '''sovrapposizione laterale degli orbitali p''' '''non ibridi'''. Se si provasse a ruotare una delle due parti della molecola, <u>questa</u> <u>sovrapposizione laterale verrebbe distrutta</u> e il <u>legame pi</u> <u>greco si romperebbe</u>. Per questo motivo il doppio legame è rigido e blocca la rotazione. ---- ==== Soluzione esercizio 13 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="110"> File:1-Butene.svg|1-butene File:2-butene.png|2-butene </gallery>Se si confrontano 1-butene e 2-butene, si osserva che entrambi possiedono un doppio legame e quindi una certa rigidità intrinseca. Tuttavia, nell' '''1-butene''' il '''doppio legame''' è '''terminale''' e quindi <u>coinvolge meno gruppi alchilici</u>, mentre nel '''2-butene''' il '''doppio legame''' è '''interno''' e quindi <u>più sostituito</u>. Questo '''aumenta l’ingombro sterico attorno al doppio legame''' e rende la <u>struttura più “bloccata”</u>. Inoltre, i <u>gruppi metilici vicini al doppio legame nel 2-butene donano densità elettronica tramite '''iperconiugazione'''</u>, stabilizzando il legame π. Per questoi motivi il '''2-butene''' risulta '''più rigido''' rispetto all' 1-butene. ---- ==== Soluzione esercizio 14 ==== * '''Butano (CH3-CH2-CH2-CH3)''' ** solo legami singoli C–C ** rotazione libera attorno a tutti i legami sigma ** nessun vincolo strutturale ** '''è la molecola meno rigida''' * '''Etene (CH2=CH2)''' ** presenza di un doppio legame C=C ** atomi di carbonio sp² triangolari planari ** legame π impedisce la rotazione ** rigidità elevata nella zona del doppio legame * '''Propene (CH2=CH–CH3)''' ** un doppio legame C=C (rigido) ** una parte della molecola è flessibile (CH3) ** lieve aumento dell’ingombro rispetto all’etene ** rigidità simile all’etene, ma leggermente inferiore * '''2-butene (CH3–CH=CH–CH3)''' ** doppio legame interno ** entrambi i carboni sp² sostituiti ** forte ingombro sterico ** massima limitazione dei movimenti locali ** '''molecola più rigida del gruppo''' Ordine di rigidità crescente finale: '''''butano < propene < etene < 2-butene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 15 ==== [[File:2-metil-but-2-ene.png|senza_cornice|188x188px]]''2-metil-2-butene'' * Legami σ: '''13''' (legami C-C e C-H); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C2 e C3); * Ibridazione degli atomi di carbonio: '''C1'''→ sp³; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp²; '''C4''' → sp³; '''C del metile''' → sp³ ---- ==== Soluzione esecizio 16 ==== Il '''cicloesene''' è '''estremamente rigido''' perché il <u>doppio legame è inserito in un anello</u>, quindi oltre al vincolo del legame π si aggiunge anche il '''vincolo geometrico''' della struttura ciclica. L’'''etene''' è invece '''rigido solo localmente''', perché <u>non ha altri vincoli strutturali</u> oltre al doppio legame. L' '''1,3-butadiene''' è '''parzialmente rigido''' perché presenta '''coniugazione tra doppi legami''', che riduce la libertà di rotazione ma <u>non la elimina completamente</u>. Tra i tre, quindi, il '''cicloesene''' è quello con '''rigidità complessiva maggiore'''. ---- ==== Soluzione esercizio 17 ==== In una molecola del tipo '''R–CH=CH–R’''' la rotazione attorno al doppio legame non è possibile, perché richiederebbe la '''rottura del legame pi greco'''. Questo avviene poiché <u>il legame π deriva dalla sovrapposizione laterale degli orbitali p</u>, che <u>può esistere solo se questi orbitali restano paralleli</u>. Se si tenta di ruotare la molecola, questa sovrapposizione viene distrutta e '''il sistema perde stabilità energetica'''. Per questo motivo il doppio legame funziona come un '''vincolo rigido''' che impedisce la rotazione e <u>può dare origine a isomeria geometrica E/Z</u>. La rotazione forzata porterebbe a una '''configurazione instabile ad alta energia''', in cui il legame π è praticamente rotto. ---- ==== Soluzione esercizio 18 ==== * L’'''etene''' è la molecola più semplice, contiene un doppio legame tra due carboni sp² e '''non presenta sostituenti ingombranti'''. La rigidità è dovuta esclusivamente al legame π, che impedisce la rotazione attorno al doppio legame. * Nel '''cloroetene''' (CH₂=CHCl), il doppio legame continua a bloccare la rotazione, ma la presenza dell’'''atomo di cloro''' introduce '''maggiore ingombro sterico e maggiore polarità''' rispetto all’etene. La molecola risulta quindi leggermente più rigida e meno simmetrica. * Nell' '''1,2-dicloroetene''' (CHCl=CHCl), entrambi i carboni sp² portano un atomo di cloro. Questo '''aumenta ulteriormente l’ingombro sterico''' attorno al doppio legame e rende la '''struttura ancora più “bloccata”'''. Inoltre, la presenza di due atomi voluminosi accentua la rigidità geometrica della molecola. Di conseguenza la rigidità e l'ingombro sterico crescono secondo questo ordine: '''''etene < cloroetene < 1,2-dicloroetene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 19 ==== ''[[File:3-clorocicloesene.png|senza_cornice|171x171px]]3-clorocicloesene'' * Legami σ: '''16''' (legami C-C, C-H e C-Cl); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C1 e C2). * Ibridazione degli atomi di carbonio e del cloro: '''C1'''→ sp²; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp³; '''C4''' → sp³; '''C5''' → sp³; '''C6''' → sp³; '''Cl →''' sp³ ---- ==== Soluzione esercizio 20 ==== * Il '''cloroetene''' possiede un doppio legame rigido e '''un solo atomo di cloro'''. La rigidità deriva dal legame π, mentre l’ingombro sterico rimane relativamente contenuto. * Nel '''brometene''' il comportamento è simile, ma '''il bromo è più grande del cloro'''. Questo aumenta l’ingombro sterico e rende la molecola più pesante e leggermente più rigida dal punto di vista conformazionale. * Nel '''1,2-dibromoetene''' entrambi i carboni del doppio legame portano un atomo di bromo. L’ingombro sterico diventa molto maggiore, perché '''due atomi voluminosi sono vicini nella zona rigida della molecola'''. Il doppio legame rimane completamente bloccato e la rigidità aumenta notevolmente. * Il '''cicloesene''' presenta invece '''un doppio legame inserito in un anello'''. In questo caso la rigidità non dipende solo dal legame π, ma anche dal <u>vincolo ciclico che limita i movimenti dell’intera struttura</u>. Per questo motivo il cicloesene è la molecola complessivamente più rigida tra quelle considerate. a) L’ordine di rigidità crescente è: '''''cloroetene < brometene < 1,2-dibromoetene < cicloesene.''''' b) L’ordine di ingombro sterico crescente è: '''''cloroetene < brometene < cicloesene < 1,2-dibromoetene.''''' Nel <u>'''1,2-dibromoetene''' l’ingombro è massimo</u> perché <u>i due atomi di bromo sono entrambi direttamente legati ai carboni sp² del doppio legame</u>, creando forte affollamento sterico. === Nomenclatura degli alcheni === '''Soluzione esercizio 21''' cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) ----'''Soluzione esercizio 22''' 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) ----'''Soluzione esercizio 23''' 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) ----'''Soluzione esercizio 24''' 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) ----'''Soluzione esercizio 25''' 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) ----'''Soluzione esercizio 26''' 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) ----'''Soluzione esercizio 27''' 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) ----'''Soluzione esercizio 28''' 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) ----'''Soluzione esercizio 29''' 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) ----'''Soluzione esercizio 30''' trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) ----'''Soluzione esercizio 31''' 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) ----'''Soluzione esercizio 32''' 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) ----'''Soluzione esercizio 33''' 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) ----'''Soluzione esercizio 34''' 1-etil-2-isopropil-cicloesene ----'''Soluzione esercizio 35''' 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) ----'''Soluzione esercizio 36'''[[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] ---- '''Soluzione esercizio 37'''[[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] ----'''Soluzione esercizio 38'''[[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] ---- '''Soluzione esercizio 39'''[[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] ---- '''Soluzione esercizio 40'''[[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 4nr1iaru2cbaivmm2wtbhfmnuxsfbti 498409 498408 2026-05-24T16:26:30Z Angelicaarcadio 51001 /* Nomenclatura degli alcheni */ 498409 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ---- ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ---- ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ---- ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ---- ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ---- ==== Esercizio 7 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₆H₁₂ che: * abbiano una sola ramificazione metilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 8 ==== ---- ==== Esercizio 9 ==== ---- ==== Esercizio 10 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₇H₁₄ che: * abbiano una sola ramificazione etilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 11 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) 1-butene b) 2-butene c) 2-metil-1,3-butadiene ---- ==== Esercizio 12 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ---- ==== Esercizio 13 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * 1-butene * 2-butene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ---- ==== Esercizio 14 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni, motivando ogni molecola: * etene * propene * 2-butene * butano ---- ===== Esercizio 15 ===== Quanti legami σ e π sono presenti nel 2-metil-2-butene? Come sono ibridati i suoi atomi di carbonio? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 16 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ---- ==== Esercizio 17 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ---- ==== Esercizio 18 ==== Confronta i seguenti alcheni: * etene * cloroetene * 1,2-dicloroetene Indica quale molecola presenta maggiore rigidità e maggiore ingombro sterico. ---- ==== Esercizio 19 ==== Quanti legami σ e π sono presenti nel 3-clorocicloesene? Come sono ibridati i suoi atomi? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 20 ==== Confronta e ordina secondo la rigidità e l'ingombro sterico crescenti i seguenti alcheni: * cloroetene * brometene * 1,2-dibromoetene * cicloesene Motiva dettagliatamente la risposta considerando: * presenza del doppio legame; * sostituenti alogeni; * struttura ciclica; * limitazioni conformazionali. == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ---- ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ---- ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ---- ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ---- ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ---- ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ---- ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ---- ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ---- ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ---- ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ---- ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ---- ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ---- ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ---- ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ---- ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ---- ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ---- ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ---- ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3'''→ terziario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ---- ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ---- ==== Soluzione esercizio 7 ==== Esistono '''tre''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-1-pentene.png|senza_cornice|206x206px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''2-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-1-pentene.png|senza_cornice|195x195px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:4-metil-1-pentene.png|senza_cornice|205x205px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''4-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 8 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 9 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 10 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:3-etil-1-esene.png|senza_cornice|207x207px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH2CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario [[File:4-etil-1-esene.png|senza_cornice|224x224px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''4-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario === Ibridazione degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 11 ==== a) L' ''1-butene'' (CH2=CH–CH2–CH3) presenta due carboni ibridati '''sp²''', che sono quelli coinvolti nel doppio legame, cioè il '''C1''' e il '''C2'''. b) Il ''2-butene'' (CH3–CH=CH–CH3) presenta anche due carboni ibridati '''sp²''', sempre quelli coinvolti nel doppio legame, in questo caso il '''C2''' e il '''C3'''. c) Il ''2-metil-1,3-butadiene'' (CH2=C(CH3)2) presenta '''tutti e quattro i carboni della catena principale''' ibridati '''sp²''', poichè ognuno è coinvolto in uno dei due doppi legami del composto. ---- ==== Soluzione esercizio 12 ==== La rotazione attorno a un doppio legame non è possibile, perché il '''legame C=C''' è caratterizzato da due componenti: un legame sigma e un legame pi greco. Il '''legame sigma''' deriva dalla '''sovrapposizione frontale degli orbitali''' ed è '''stabile alla rotazione''', mentre il '''legame pi''' '''greco''' deriva dalla '''sovrapposizione laterale degli orbitali p''' '''non ibridi'''. Se si provasse a ruotare una delle due parti della molecola, <u>questa</u> <u>sovrapposizione laterale verrebbe distrutta</u> e il <u>legame pi</u> <u>greco si romperebbe</u>. Per questo motivo il doppio legame è rigido e blocca la rotazione. ---- ==== Soluzione esercizio 13 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="110"> File:1-Butene.svg|1-butene File:2-butene.png|2-butene </gallery>Se si confrontano 1-butene e 2-butene, si osserva che entrambi possiedono un doppio legame e quindi una certa rigidità intrinseca. Tuttavia, nell' '''1-butene''' il '''doppio legame''' è '''terminale''' e quindi <u>coinvolge meno gruppi alchilici</u>, mentre nel '''2-butene''' il '''doppio legame''' è '''interno''' e quindi <u>più sostituito</u>. Questo '''aumenta l’ingombro sterico attorno al doppio legame''' e rende la <u>struttura più “bloccata”</u>. Inoltre, i <u>gruppi metilici vicini al doppio legame nel 2-butene donano densità elettronica tramite '''iperconiugazione'''</u>, stabilizzando il legame π. Per questoi motivi il '''2-butene''' risulta '''più rigido''' rispetto all' 1-butene. ---- ==== Soluzione esercizio 14 ==== * '''Butano (CH3-CH2-CH2-CH3)''' ** solo legami singoli C–C ** rotazione libera attorno a tutti i legami sigma ** nessun vincolo strutturale ** '''è la molecola meno rigida''' * '''Etene (CH2=CH2)''' ** presenza di un doppio legame C=C ** atomi di carbonio sp² triangolari planari ** legame π impedisce la rotazione ** rigidità elevata nella zona del doppio legame * '''Propene (CH2=CH–CH3)''' ** un doppio legame C=C (rigido) ** una parte della molecola è flessibile (CH3) ** lieve aumento dell’ingombro rispetto all’etene ** rigidità simile all’etene, ma leggermente inferiore * '''2-butene (CH3–CH=CH–CH3)''' ** doppio legame interno ** entrambi i carboni sp² sostituiti ** forte ingombro sterico ** massima limitazione dei movimenti locali ** '''molecola più rigida del gruppo''' Ordine di rigidità crescente finale: '''''butano < propene < etene < 2-butene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 15 ==== [[File:2-metil-but-2-ene.png|senza_cornice|188x188px]]''2-metil-2-butene'' * Legami σ: '''13''' (legami C-C e C-H); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C2 e C3); * Ibridazione degli atomi di carbonio: '''C1'''→ sp³; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp²; '''C4''' → sp³; '''C del metile''' → sp³ ---- ==== Soluzione esecizio 16 ==== Il '''cicloesene''' è '''estremamente rigido''' perché il <u>doppio legame è inserito in un anello</u>, quindi oltre al vincolo del legame π si aggiunge anche il '''vincolo geometrico''' della struttura ciclica. L’'''etene''' è invece '''rigido solo localmente''', perché <u>non ha altri vincoli strutturali</u> oltre al doppio legame. L' '''1,3-butadiene''' è '''parzialmente rigido''' perché presenta '''coniugazione tra doppi legami''', che riduce la libertà di rotazione ma <u>non la elimina completamente</u>. Tra i tre, quindi, il '''cicloesene''' è quello con '''rigidità complessiva maggiore'''. ---- ==== Soluzione esercizio 17 ==== In una molecola del tipo '''R–CH=CH–R’''' la rotazione attorno al doppio legame non è possibile, perché richiederebbe la '''rottura del legame pi greco'''. Questo avviene poiché <u>il legame π deriva dalla sovrapposizione laterale degli orbitali p</u>, che <u>può esistere solo se questi orbitali restano paralleli</u>. Se si tenta di ruotare la molecola, questa sovrapposizione viene distrutta e '''il sistema perde stabilità energetica'''. Per questo motivo il doppio legame funziona come un '''vincolo rigido''' che impedisce la rotazione e <u>può dare origine a isomeria geometrica E/Z</u>. La rotazione forzata porterebbe a una '''configurazione instabile ad alta energia''', in cui il legame π è praticamente rotto. ---- ==== Soluzione esercizio 18 ==== * L’'''etene''' è la molecola più semplice, contiene un doppio legame tra due carboni sp² e '''non presenta sostituenti ingombranti'''. La rigidità è dovuta esclusivamente al legame π, che impedisce la rotazione attorno al doppio legame. * Nel '''cloroetene''' (CH₂=CHCl), il doppio legame continua a bloccare la rotazione, ma la presenza dell’'''atomo di cloro''' introduce '''maggiore ingombro sterico e maggiore polarità''' rispetto all’etene. La molecola risulta quindi leggermente più rigida e meno simmetrica. * Nell' '''1,2-dicloroetene''' (CHCl=CHCl), entrambi i carboni sp² portano un atomo di cloro. Questo '''aumenta ulteriormente l’ingombro sterico''' attorno al doppio legame e rende la '''struttura ancora più “bloccata”'''. Inoltre, la presenza di due atomi voluminosi accentua la rigidità geometrica della molecola. Di conseguenza la rigidità e l'ingombro sterico crescono secondo questo ordine: '''''etene < cloroetene < 1,2-dicloroetene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 19 ==== ''[[File:3-clorocicloesene.png|senza_cornice|171x171px]]3-clorocicloesene'' * Legami σ: '''16''' (legami C-C, C-H e C-Cl); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C1 e C2). * Ibridazione degli atomi di carbonio e del cloro: '''C1'''→ sp²; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp³; '''C4''' → sp³; '''C5''' → sp³; '''C6''' → sp³; '''Cl →''' sp³ ---- ==== Soluzione esercizio 20 ==== * Il '''cloroetene''' possiede un doppio legame rigido e '''un solo atomo di cloro'''. La rigidità deriva dal legame π, mentre l’ingombro sterico rimane relativamente contenuto. * Nel '''brometene''' il comportamento è simile, ma '''il bromo è più grande del cloro'''. Questo aumenta l’ingombro sterico e rende la molecola più pesante e leggermente più rigida dal punto di vista conformazionale. * Nel '''1,2-dibromoetene''' entrambi i carboni del doppio legame portano un atomo di bromo. L’ingombro sterico diventa molto maggiore, perché '''due atomi voluminosi sono vicini nella zona rigida della molecola'''. Il doppio legame rimane completamente bloccato e la rigidità aumenta notevolmente. * Il '''cicloesene''' presenta invece '''un doppio legame inserito in un anello'''. In questo caso la rigidità non dipende solo dal legame π, ma anche dal <u>vincolo ciclico che limita i movimenti dell’intera struttura</u>. Per questo motivo il cicloesene è la molecola complessivamente più rigida tra quelle considerate. a) L’ordine di rigidità crescente è: '''''cloroetene < brometene < 1,2-dibromoetene < cicloesene.''''' b) L’ordine di ingombro sterico crescente è: '''''cloroetene < brometene < cicloesene < 1,2-dibromoetene.''''' Nel <u>'''1,2-dibromoetene''' l’ingombro è massimo</u> perché <u>i due atomi di bromo sono entrambi direttamente legati ai carboni sp² del doppio legame</u>, creando forte affollamento sterico. === Nomenclatura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 21 ==== cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) ---- ==== Soluzione esercizio 22 ==== 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 23 ==== 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) ---- ==== Soluzione esercizio 24 ==== 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 25 ==== 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 26 ==== 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 27 ==== 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 28 ==== 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 29 ==== 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) ---- ==== Soluzione esercizio 30 ==== trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 31 ==== 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 32 ==== 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) ---- ==== Soluzione esercizio 33 ==== 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) ---- ==== Soluzione esercizio 34 ==== 1-etil-2-isopropil-cicloesene ---- ==== Soluzione esercizio 35 ==== 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) ---- ==== Soluzione esercizio 36 ==== [[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] ---- '''Soluzione esercizio 37'''[[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] ----'''Soluzione esercizio 38'''[[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] ---- '''Soluzione esercizio 39'''[[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] ---- '''Soluzione esercizio 40'''[[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 9v8tqus05zmyju4s8uu4sdblqbcydio 498410 498409 2026-05-24T16:27:24Z Angelicaarcadio 51001 /* Soluzione esercizio 36 */ 498410 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ---- ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ---- ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ---- ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ---- ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ---- ==== Esercizio 7 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₆H₁₂ che: * abbiano una sola ramificazione metilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 8 ==== ---- ==== Esercizio 9 ==== ---- ==== Esercizio 10 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₇H₁₄ che: * abbiano una sola ramificazione etilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 11 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) 1-butene b) 2-butene c) 2-metil-1,3-butadiene ---- ==== Esercizio 12 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ---- ==== Esercizio 13 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * 1-butene * 2-butene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ---- ==== Esercizio 14 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni, motivando ogni molecola: * etene * propene * 2-butene * butano ---- ===== Esercizio 15 ===== Quanti legami σ e π sono presenti nel 2-metil-2-butene? Come sono ibridati i suoi atomi di carbonio? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 16 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ---- ==== Esercizio 17 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ---- ==== Esercizio 18 ==== Confronta i seguenti alcheni: * etene * cloroetene * 1,2-dicloroetene Indica quale molecola presenta maggiore rigidità e maggiore ingombro sterico. ---- ==== Esercizio 19 ==== Quanti legami σ e π sono presenti nel 3-clorocicloesene? Come sono ibridati i suoi atomi? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 20 ==== Confronta e ordina secondo la rigidità e l'ingombro sterico crescenti i seguenti alcheni: * cloroetene * brometene * 1,2-dibromoetene * cicloesene Motiva dettagliatamente la risposta considerando: * presenza del doppio legame; * sostituenti alogeni; * struttura ciclica; * limitazioni conformazionali. == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ---- ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ---- ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ---- ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ---- ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ---- ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ---- ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ---- ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ---- ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ---- ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ---- ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ---- ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ---- ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ---- ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ---- ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ---- ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ---- ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ---- ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3'''→ terziario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ---- ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ---- ==== Soluzione esercizio 7 ==== Esistono '''tre''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-1-pentene.png|senza_cornice|206x206px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''2-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-1-pentene.png|senza_cornice|195x195px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:4-metil-1-pentene.png|senza_cornice|205x205px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''4-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 8 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 9 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 10 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:3-etil-1-esene.png|senza_cornice|207x207px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH2CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario [[File:4-etil-1-esene.png|senza_cornice|224x224px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''4-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario === Ibridazione degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 11 ==== a) L' ''1-butene'' (CH2=CH–CH2–CH3) presenta due carboni ibridati '''sp²''', che sono quelli coinvolti nel doppio legame, cioè il '''C1''' e il '''C2'''. b) Il ''2-butene'' (CH3–CH=CH–CH3) presenta anche due carboni ibridati '''sp²''', sempre quelli coinvolti nel doppio legame, in questo caso il '''C2''' e il '''C3'''. c) Il ''2-metil-1,3-butadiene'' (CH2=C(CH3)2) presenta '''tutti e quattro i carboni della catena principale''' ibridati '''sp²''', poichè ognuno è coinvolto in uno dei due doppi legami del composto. ---- ==== Soluzione esercizio 12 ==== La rotazione attorno a un doppio legame non è possibile, perché il '''legame C=C''' è caratterizzato da due componenti: un legame sigma e un legame pi greco. Il '''legame sigma''' deriva dalla '''sovrapposizione frontale degli orbitali''' ed è '''stabile alla rotazione''', mentre il '''legame pi''' '''greco''' deriva dalla '''sovrapposizione laterale degli orbitali p''' '''non ibridi'''. Se si provasse a ruotare una delle due parti della molecola, <u>questa</u> <u>sovrapposizione laterale verrebbe distrutta</u> e il <u>legame pi</u> <u>greco si romperebbe</u>. Per questo motivo il doppio legame è rigido e blocca la rotazione. ---- ==== Soluzione esercizio 13 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="110"> File:1-Butene.svg|1-butene File:2-butene.png|2-butene </gallery>Se si confrontano 1-butene e 2-butene, si osserva che entrambi possiedono un doppio legame e quindi una certa rigidità intrinseca. Tuttavia, nell' '''1-butene''' il '''doppio legame''' è '''terminale''' e quindi <u>coinvolge meno gruppi alchilici</u>, mentre nel '''2-butene''' il '''doppio legame''' è '''interno''' e quindi <u>più sostituito</u>. Questo '''aumenta l’ingombro sterico attorno al doppio legame''' e rende la <u>struttura più “bloccata”</u>. Inoltre, i <u>gruppi metilici vicini al doppio legame nel 2-butene donano densità elettronica tramite '''iperconiugazione'''</u>, stabilizzando il legame π. Per questoi motivi il '''2-butene''' risulta '''più rigido''' rispetto all' 1-butene. ---- ==== Soluzione esercizio 14 ==== * '''Butano (CH3-CH2-CH2-CH3)''' ** solo legami singoli C–C ** rotazione libera attorno a tutti i legami sigma ** nessun vincolo strutturale ** '''è la molecola meno rigida''' * '''Etene (CH2=CH2)''' ** presenza di un doppio legame C=C ** atomi di carbonio sp² triangolari planari ** legame π impedisce la rotazione ** rigidità elevata nella zona del doppio legame * '''Propene (CH2=CH–CH3)''' ** un doppio legame C=C (rigido) ** una parte della molecola è flessibile (CH3) ** lieve aumento dell’ingombro rispetto all’etene ** rigidità simile all’etene, ma leggermente inferiore * '''2-butene (CH3–CH=CH–CH3)''' ** doppio legame interno ** entrambi i carboni sp² sostituiti ** forte ingombro sterico ** massima limitazione dei movimenti locali ** '''molecola più rigida del gruppo''' Ordine di rigidità crescente finale: '''''butano < propene < etene < 2-butene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 15 ==== [[File:2-metil-but-2-ene.png|senza_cornice|188x188px]]''2-metil-2-butene'' * Legami σ: '''13''' (legami C-C e C-H); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C2 e C3); * Ibridazione degli atomi di carbonio: '''C1'''→ sp³; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp²; '''C4''' → sp³; '''C del metile''' → sp³ ---- ==== Soluzione esecizio 16 ==== Il '''cicloesene''' è '''estremamente rigido''' perché il <u>doppio legame è inserito in un anello</u>, quindi oltre al vincolo del legame π si aggiunge anche il '''vincolo geometrico''' della struttura ciclica. L’'''etene''' è invece '''rigido solo localmente''', perché <u>non ha altri vincoli strutturali</u> oltre al doppio legame. L' '''1,3-butadiene''' è '''parzialmente rigido''' perché presenta '''coniugazione tra doppi legami''', che riduce la libertà di rotazione ma <u>non la elimina completamente</u>. Tra i tre, quindi, il '''cicloesene''' è quello con '''rigidità complessiva maggiore'''. ---- ==== Soluzione esercizio 17 ==== In una molecola del tipo '''R–CH=CH–R’''' la rotazione attorno al doppio legame non è possibile, perché richiederebbe la '''rottura del legame pi greco'''. Questo avviene poiché <u>il legame π deriva dalla sovrapposizione laterale degli orbitali p</u>, che <u>può esistere solo se questi orbitali restano paralleli</u>. Se si tenta di ruotare la molecola, questa sovrapposizione viene distrutta e '''il sistema perde stabilità energetica'''. Per questo motivo il doppio legame funziona come un '''vincolo rigido''' che impedisce la rotazione e <u>può dare origine a isomeria geometrica E/Z</u>. La rotazione forzata porterebbe a una '''configurazione instabile ad alta energia''', in cui il legame π è praticamente rotto. ---- ==== Soluzione esercizio 18 ==== * L’'''etene''' è la molecola più semplice, contiene un doppio legame tra due carboni sp² e '''non presenta sostituenti ingombranti'''. La rigidità è dovuta esclusivamente al legame π, che impedisce la rotazione attorno al doppio legame. * Nel '''cloroetene''' (CH₂=CHCl), il doppio legame continua a bloccare la rotazione, ma la presenza dell’'''atomo di cloro''' introduce '''maggiore ingombro sterico e maggiore polarità''' rispetto all’etene. La molecola risulta quindi leggermente più rigida e meno simmetrica. * Nell' '''1,2-dicloroetene''' (CHCl=CHCl), entrambi i carboni sp² portano un atomo di cloro. Questo '''aumenta ulteriormente l’ingombro sterico''' attorno al doppio legame e rende la '''struttura ancora più “bloccata”'''. Inoltre, la presenza di due atomi voluminosi accentua la rigidità geometrica della molecola. Di conseguenza la rigidità e l'ingombro sterico crescono secondo questo ordine: '''''etene < cloroetene < 1,2-dicloroetene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 19 ==== ''[[File:3-clorocicloesene.png|senza_cornice|171x171px]]3-clorocicloesene'' * Legami σ: '''16''' (legami C-C, C-H e C-Cl); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C1 e C2). * Ibridazione degli atomi di carbonio e del cloro: '''C1'''→ sp²; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp³; '''C4''' → sp³; '''C5''' → sp³; '''C6''' → sp³; '''Cl →''' sp³ ---- ==== Soluzione esercizio 20 ==== * Il '''cloroetene''' possiede un doppio legame rigido e '''un solo atomo di cloro'''. La rigidità deriva dal legame π, mentre l’ingombro sterico rimane relativamente contenuto. * Nel '''brometene''' il comportamento è simile, ma '''il bromo è più grande del cloro'''. Questo aumenta l’ingombro sterico e rende la molecola più pesante e leggermente più rigida dal punto di vista conformazionale. * Nel '''1,2-dibromoetene''' entrambi i carboni del doppio legame portano un atomo di bromo. L’ingombro sterico diventa molto maggiore, perché '''due atomi voluminosi sono vicini nella zona rigida della molecola'''. Il doppio legame rimane completamente bloccato e la rigidità aumenta notevolmente. * Il '''cicloesene''' presenta invece '''un doppio legame inserito in un anello'''. In questo caso la rigidità non dipende solo dal legame π, ma anche dal <u>vincolo ciclico che limita i movimenti dell’intera struttura</u>. Per questo motivo il cicloesene è la molecola complessivamente più rigida tra quelle considerate. a) L’ordine di rigidità crescente è: '''''cloroetene < brometene < 1,2-dibromoetene < cicloesene.''''' b) L’ordine di ingombro sterico crescente è: '''''cloroetene < brometene < cicloesene < 1,2-dibromoetene.''''' Nel <u>'''1,2-dibromoetene''' l’ingombro è massimo</u> perché <u>i due atomi di bromo sono entrambi direttamente legati ai carboni sp² del doppio legame</u>, creando forte affollamento sterico. === Nomenclatura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 21 ==== cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) ---- ==== Soluzione esercizio 22 ==== 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 23 ==== 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) ---- ==== Soluzione esercizio 24 ==== 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 25 ==== 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 26 ==== 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 27 ==== 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 28 ==== 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 29 ==== 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) ---- ==== Soluzione esercizio 30 ==== trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 31 ==== 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 32 ==== 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) ---- ==== Soluzione esercizio 33 ==== 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) ---- ==== Soluzione esercizio 34 ==== 1-etil-2-isopropil-cicloesene ---- ==== Soluzione esercizio 35 ==== 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) ---- ==== Soluzione esercizio 36 ==== [[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] ---- ==== Soluzione esercizio 37 ==== [[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] ---- ==== Soluzione esercizio 38 ==== [[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] ---- ==== Soluzione esercizio 39 ==== [[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] ---- ==== Soluzione esercizio 40 ==== [[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 4mjk9ce1rfot2icyg8od6wmt61hn9kc 498411 498410 2026-05-24T16:27:44Z Angelicaarcadio 51001 /* Soluzione esercizio 39 */ 498411 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ---- ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ---- ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ---- ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ---- ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ---- ==== Esercizio 7 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₆H₁₂ che: * abbiano una sola ramificazione metilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 8 ==== ---- ==== Esercizio 9 ==== ---- ==== Esercizio 10 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₇H₁₄ che: * abbiano una sola ramificazione etilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 11 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) 1-butene b) 2-butene c) 2-metil-1,3-butadiene ---- ==== Esercizio 12 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ---- ==== Esercizio 13 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * 1-butene * 2-butene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ---- ==== Esercizio 14 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni, motivando ogni molecola: * etene * propene * 2-butene * butano ---- ===== Esercizio 15 ===== Quanti legami σ e π sono presenti nel 2-metil-2-butene? Come sono ibridati i suoi atomi di carbonio? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 16 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ---- ==== Esercizio 17 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ---- ==== Esercizio 18 ==== Confronta i seguenti alcheni: * etene * cloroetene * 1,2-dicloroetene Indica quale molecola presenta maggiore rigidità e maggiore ingombro sterico. ---- ==== Esercizio 19 ==== Quanti legami σ e π sono presenti nel 3-clorocicloesene? Come sono ibridati i suoi atomi? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 20 ==== Confronta e ordina secondo la rigidità e l'ingombro sterico crescenti i seguenti alcheni: * cloroetene * brometene * 1,2-dibromoetene * cicloesene Motiva dettagliatamente la risposta considerando: * presenza del doppio legame; * sostituenti alogeni; * struttura ciclica; * limitazioni conformazionali. == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ---- ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ---- ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ---- ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ---- ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ---- ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ---- ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ---- ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ---- ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ---- ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ---- ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ---- ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ---- ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ---- ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ---- ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ---- ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ---- ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ---- ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3'''→ terziario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ---- ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ---- ==== Soluzione esercizio 7 ==== Esistono '''tre''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-1-pentene.png|senza_cornice|206x206px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''2-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-1-pentene.png|senza_cornice|195x195px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:4-metil-1-pentene.png|senza_cornice|205x205px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''4-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 8 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 9 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 10 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:3-etil-1-esene.png|senza_cornice|207x207px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH2CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario [[File:4-etil-1-esene.png|senza_cornice|224x224px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''4-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario === Ibridazione degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 11 ==== a) L' ''1-butene'' (CH2=CH–CH2–CH3) presenta due carboni ibridati '''sp²''', che sono quelli coinvolti nel doppio legame, cioè il '''C1''' e il '''C2'''. b) Il ''2-butene'' (CH3–CH=CH–CH3) presenta anche due carboni ibridati '''sp²''', sempre quelli coinvolti nel doppio legame, in questo caso il '''C2''' e il '''C3'''. c) Il ''2-metil-1,3-butadiene'' (CH2=C(CH3)2) presenta '''tutti e quattro i carboni della catena principale''' ibridati '''sp²''', poichè ognuno è coinvolto in uno dei due doppi legami del composto. ---- ==== Soluzione esercizio 12 ==== La rotazione attorno a un doppio legame non è possibile, perché il '''legame C=C''' è caratterizzato da due componenti: un legame sigma e un legame pi greco. Il '''legame sigma''' deriva dalla '''sovrapposizione frontale degli orbitali''' ed è '''stabile alla rotazione''', mentre il '''legame pi''' '''greco''' deriva dalla '''sovrapposizione laterale degli orbitali p''' '''non ibridi'''. Se si provasse a ruotare una delle due parti della molecola, <u>questa</u> <u>sovrapposizione laterale verrebbe distrutta</u> e il <u>legame pi</u> <u>greco si romperebbe</u>. Per questo motivo il doppio legame è rigido e blocca la rotazione. ---- ==== Soluzione esercizio 13 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="110"> File:1-Butene.svg|1-butene File:2-butene.png|2-butene </gallery>Se si confrontano 1-butene e 2-butene, si osserva che entrambi possiedono un doppio legame e quindi una certa rigidità intrinseca. Tuttavia, nell' '''1-butene''' il '''doppio legame''' è '''terminale''' e quindi <u>coinvolge meno gruppi alchilici</u>, mentre nel '''2-butene''' il '''doppio legame''' è '''interno''' e quindi <u>più sostituito</u>. Questo '''aumenta l’ingombro sterico attorno al doppio legame''' e rende la <u>struttura più “bloccata”</u>. Inoltre, i <u>gruppi metilici vicini al doppio legame nel 2-butene donano densità elettronica tramite '''iperconiugazione'''</u>, stabilizzando il legame π. Per questoi motivi il '''2-butene''' risulta '''più rigido''' rispetto all' 1-butene. ---- ==== Soluzione esercizio 14 ==== * '''Butano (CH3-CH2-CH2-CH3)''' ** solo legami singoli C–C ** rotazione libera attorno a tutti i legami sigma ** nessun vincolo strutturale ** '''è la molecola meno rigida''' * '''Etene (CH2=CH2)''' ** presenza di un doppio legame C=C ** atomi di carbonio sp² triangolari planari ** legame π impedisce la rotazione ** rigidità elevata nella zona del doppio legame * '''Propene (CH2=CH–CH3)''' ** un doppio legame C=C (rigido) ** una parte della molecola è flessibile (CH3) ** lieve aumento dell’ingombro rispetto all’etene ** rigidità simile all’etene, ma leggermente inferiore * '''2-butene (CH3–CH=CH–CH3)''' ** doppio legame interno ** entrambi i carboni sp² sostituiti ** forte ingombro sterico ** massima limitazione dei movimenti locali ** '''molecola più rigida del gruppo''' Ordine di rigidità crescente finale: '''''butano < propene < etene < 2-butene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 15 ==== [[File:2-metil-but-2-ene.png|senza_cornice|188x188px]]''2-metil-2-butene'' * Legami σ: '''13''' (legami C-C e C-H); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C2 e C3); * Ibridazione degli atomi di carbonio: '''C1'''→ sp³; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp²; '''C4''' → sp³; '''C del metile''' → sp³ ---- ==== Soluzione esecizio 16 ==== Il '''cicloesene''' è '''estremamente rigido''' perché il <u>doppio legame è inserito in un anello</u>, quindi oltre al vincolo del legame π si aggiunge anche il '''vincolo geometrico''' della struttura ciclica. L’'''etene''' è invece '''rigido solo localmente''', perché <u>non ha altri vincoli strutturali</u> oltre al doppio legame. L' '''1,3-butadiene''' è '''parzialmente rigido''' perché presenta '''coniugazione tra doppi legami''', che riduce la libertà di rotazione ma <u>non la elimina completamente</u>. Tra i tre, quindi, il '''cicloesene''' è quello con '''rigidità complessiva maggiore'''. ---- ==== Soluzione esercizio 17 ==== In una molecola del tipo '''R–CH=CH–R’''' la rotazione attorno al doppio legame non è possibile, perché richiederebbe la '''rottura del legame pi greco'''. Questo avviene poiché <u>il legame π deriva dalla sovrapposizione laterale degli orbitali p</u>, che <u>può esistere solo se questi orbitali restano paralleli</u>. Se si tenta di ruotare la molecola, questa sovrapposizione viene distrutta e '''il sistema perde stabilità energetica'''. Per questo motivo il doppio legame funziona come un '''vincolo rigido''' che impedisce la rotazione e <u>può dare origine a isomeria geometrica E/Z</u>. La rotazione forzata porterebbe a una '''configurazione instabile ad alta energia''', in cui il legame π è praticamente rotto. ---- ==== Soluzione esercizio 18 ==== * L’'''etene''' è la molecola più semplice, contiene un doppio legame tra due carboni sp² e '''non presenta sostituenti ingombranti'''. La rigidità è dovuta esclusivamente al legame π, che impedisce la rotazione attorno al doppio legame. * Nel '''cloroetene''' (CH₂=CHCl), il doppio legame continua a bloccare la rotazione, ma la presenza dell’'''atomo di cloro''' introduce '''maggiore ingombro sterico e maggiore polarità''' rispetto all’etene. La molecola risulta quindi leggermente più rigida e meno simmetrica. * Nell' '''1,2-dicloroetene''' (CHCl=CHCl), entrambi i carboni sp² portano un atomo di cloro. Questo '''aumenta ulteriormente l’ingombro sterico''' attorno al doppio legame e rende la '''struttura ancora più “bloccata”'''. Inoltre, la presenza di due atomi voluminosi accentua la rigidità geometrica della molecola. Di conseguenza la rigidità e l'ingombro sterico crescono secondo questo ordine: '''''etene < cloroetene < 1,2-dicloroetene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 19 ==== ''[[File:3-clorocicloesene.png|senza_cornice|171x171px]]3-clorocicloesene'' * Legami σ: '''16''' (legami C-C, C-H e C-Cl); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C1 e C2). * Ibridazione degli atomi di carbonio e del cloro: '''C1'''→ sp²; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp³; '''C4''' → sp³; '''C5''' → sp³; '''C6''' → sp³; '''Cl →''' sp³ ---- ==== Soluzione esercizio 20 ==== * Il '''cloroetene''' possiede un doppio legame rigido e '''un solo atomo di cloro'''. La rigidità deriva dal legame π, mentre l’ingombro sterico rimane relativamente contenuto. * Nel '''brometene''' il comportamento è simile, ma '''il bromo è più grande del cloro'''. Questo aumenta l’ingombro sterico e rende la molecola più pesante e leggermente più rigida dal punto di vista conformazionale. * Nel '''1,2-dibromoetene''' entrambi i carboni del doppio legame portano un atomo di bromo. L’ingombro sterico diventa molto maggiore, perché '''due atomi voluminosi sono vicini nella zona rigida della molecola'''. Il doppio legame rimane completamente bloccato e la rigidità aumenta notevolmente. * Il '''cicloesene''' presenta invece '''un doppio legame inserito in un anello'''. In questo caso la rigidità non dipende solo dal legame π, ma anche dal <u>vincolo ciclico che limita i movimenti dell’intera struttura</u>. Per questo motivo il cicloesene è la molecola complessivamente più rigida tra quelle considerate. a) L’ordine di rigidità crescente è: '''''cloroetene < brometene < 1,2-dibromoetene < cicloesene.''''' b) L’ordine di ingombro sterico crescente è: '''''cloroetene < brometene < cicloesene < 1,2-dibromoetene.''''' Nel <u>'''1,2-dibromoetene''' l’ingombro è massimo</u> perché <u>i due atomi di bromo sono entrambi direttamente legati ai carboni sp² del doppio legame</u>, creando forte affollamento sterico. === Nomenclatura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 21 ==== cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) ---- ==== Soluzione esercizio 22 ==== 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 23 ==== 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) ---- ==== Soluzione esercizio 24 ==== 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 25 ==== 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 26 ==== 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 27 ==== 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 28 ==== 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 29 ==== 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) ---- ==== Soluzione esercizio 30 ==== trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 31 ==== 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 32 ==== 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) ---- ==== Soluzione esercizio 33 ==== 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) ---- ==== Soluzione esercizio 34 ==== 1-etil-2-isopropil-cicloesene ---- ==== Soluzione esercizio 35 ==== 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) ---- ==== Soluzione esercizio 36 ==== [[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] ---- ==== Soluzione esercizio 37 ==== [[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] ---- ==== Soluzione esercizio 38 ==== [[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] ---- ==== Soluzione esercizio 39 ==== [[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] ---- ==== Soluzione esercizio 40 ==== [[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 9bwgb0aat7dki44nujm1szpmbwy0i66 498412 498411 2026-05-24T16:28:00Z Angelicaarcadio 51001 /* Soluzione esercizio 36 */ 498412 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ---- ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ---- ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ---- ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ---- ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ---- ==== Esercizio 7 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₆H₁₂ che: * abbiano una sola ramificazione metilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 8 ==== ---- ==== Esercizio 9 ==== ---- ==== Esercizio 10 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₇H₁₄ che: * abbiano una sola ramificazione etilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 11 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) 1-butene b) 2-butene c) 2-metil-1,3-butadiene ---- ==== Esercizio 12 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ---- ==== Esercizio 13 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * 1-butene * 2-butene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ---- ==== Esercizio 14 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni, motivando ogni molecola: * etene * propene * 2-butene * butano ---- ===== Esercizio 15 ===== Quanti legami σ e π sono presenti nel 2-metil-2-butene? Come sono ibridati i suoi atomi di carbonio? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 16 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ---- ==== Esercizio 17 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ---- ==== Esercizio 18 ==== Confronta i seguenti alcheni: * etene * cloroetene * 1,2-dicloroetene Indica quale molecola presenta maggiore rigidità e maggiore ingombro sterico. ---- ==== Esercizio 19 ==== Quanti legami σ e π sono presenti nel 3-clorocicloesene? Come sono ibridati i suoi atomi? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 20 ==== Confronta e ordina secondo la rigidità e l'ingombro sterico crescenti i seguenti alcheni: * cloroetene * brometene * 1,2-dibromoetene * cicloesene Motiva dettagliatamente la risposta considerando: * presenza del doppio legame; * sostituenti alogeni; * struttura ciclica; * limitazioni conformazionali. == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ---- ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ---- ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ---- ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ---- ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ---- ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ---- ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ---- ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ---- ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ---- ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ---- ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ---- ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ---- ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ---- ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ---- ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ---- ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ---- ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ---- ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3'''→ terziario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ---- ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ---- ==== Soluzione esercizio 7 ==== Esistono '''tre''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-1-pentene.png|senza_cornice|206x206px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''2-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-1-pentene.png|senza_cornice|195x195px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:4-metil-1-pentene.png|senza_cornice|205x205px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''4-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 8 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 9 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 10 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:3-etil-1-esene.png|senza_cornice|207x207px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH2CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario [[File:4-etil-1-esene.png|senza_cornice|224x224px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''4-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario === Ibridazione degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 11 ==== a) L' ''1-butene'' (CH2=CH–CH2–CH3) presenta due carboni ibridati '''sp²''', che sono quelli coinvolti nel doppio legame, cioè il '''C1''' e il '''C2'''. b) Il ''2-butene'' (CH3–CH=CH–CH3) presenta anche due carboni ibridati '''sp²''', sempre quelli coinvolti nel doppio legame, in questo caso il '''C2''' e il '''C3'''. c) Il ''2-metil-1,3-butadiene'' (CH2=C(CH3)2) presenta '''tutti e quattro i carboni della catena principale''' ibridati '''sp²''', poichè ognuno è coinvolto in uno dei due doppi legami del composto. ---- ==== Soluzione esercizio 12 ==== La rotazione attorno a un doppio legame non è possibile, perché il '''legame C=C''' è caratterizzato da due componenti: un legame sigma e un legame pi greco. Il '''legame sigma''' deriva dalla '''sovrapposizione frontale degli orbitali''' ed è '''stabile alla rotazione''', mentre il '''legame pi''' '''greco''' deriva dalla '''sovrapposizione laterale degli orbitali p''' '''non ibridi'''. Se si provasse a ruotare una delle due parti della molecola, <u>questa</u> <u>sovrapposizione laterale verrebbe distrutta</u> e il <u>legame pi</u> <u>greco si romperebbe</u>. Per questo motivo il doppio legame è rigido e blocca la rotazione. ---- ==== Soluzione esercizio 13 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="110"> File:1-Butene.svg|1-butene File:2-butene.png|2-butene </gallery>Se si confrontano 1-butene e 2-butene, si osserva che entrambi possiedono un doppio legame e quindi una certa rigidità intrinseca. Tuttavia, nell' '''1-butene''' il '''doppio legame''' è '''terminale''' e quindi <u>coinvolge meno gruppi alchilici</u>, mentre nel '''2-butene''' il '''doppio legame''' è '''interno''' e quindi <u>più sostituito</u>. Questo '''aumenta l’ingombro sterico attorno al doppio legame''' e rende la <u>struttura più “bloccata”</u>. Inoltre, i <u>gruppi metilici vicini al doppio legame nel 2-butene donano densità elettronica tramite '''iperconiugazione'''</u>, stabilizzando il legame π. Per questoi motivi il '''2-butene''' risulta '''più rigido''' rispetto all' 1-butene. ---- ==== Soluzione esercizio 14 ==== * '''Butano (CH3-CH2-CH2-CH3)''' ** solo legami singoli C–C ** rotazione libera attorno a tutti i legami sigma ** nessun vincolo strutturale ** '''è la molecola meno rigida''' * '''Etene (CH2=CH2)''' ** presenza di un doppio legame C=C ** atomi di carbonio sp² triangolari planari ** legame π impedisce la rotazione ** rigidità elevata nella zona del doppio legame * '''Propene (CH2=CH–CH3)''' ** un doppio legame C=C (rigido) ** una parte della molecola è flessibile (CH3) ** lieve aumento dell’ingombro rispetto all’etene ** rigidità simile all’etene, ma leggermente inferiore * '''2-butene (CH3–CH=CH–CH3)''' ** doppio legame interno ** entrambi i carboni sp² sostituiti ** forte ingombro sterico ** massima limitazione dei movimenti locali ** '''molecola più rigida del gruppo''' Ordine di rigidità crescente finale: '''''butano < propene < etene < 2-butene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 15 ==== [[File:2-metil-but-2-ene.png|senza_cornice|188x188px]]''2-metil-2-butene'' * Legami σ: '''13''' (legami C-C e C-H); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C2 e C3); * Ibridazione degli atomi di carbonio: '''C1'''→ sp³; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp²; '''C4''' → sp³; '''C del metile''' → sp³ ---- ==== Soluzione esecizio 16 ==== Il '''cicloesene''' è '''estremamente rigido''' perché il <u>doppio legame è inserito in un anello</u>, quindi oltre al vincolo del legame π si aggiunge anche il '''vincolo geometrico''' della struttura ciclica. L’'''etene''' è invece '''rigido solo localmente''', perché <u>non ha altri vincoli strutturali</u> oltre al doppio legame. L' '''1,3-butadiene''' è '''parzialmente rigido''' perché presenta '''coniugazione tra doppi legami''', che riduce la libertà di rotazione ma <u>non la elimina completamente</u>. Tra i tre, quindi, il '''cicloesene''' è quello con '''rigidità complessiva maggiore'''. ---- ==== Soluzione esercizio 17 ==== In una molecola del tipo '''R–CH=CH–R’''' la rotazione attorno al doppio legame non è possibile, perché richiederebbe la '''rottura del legame pi greco'''. Questo avviene poiché <u>il legame π deriva dalla sovrapposizione laterale degli orbitali p</u>, che <u>può esistere solo se questi orbitali restano paralleli</u>. Se si tenta di ruotare la molecola, questa sovrapposizione viene distrutta e '''il sistema perde stabilità energetica'''. Per questo motivo il doppio legame funziona come un '''vincolo rigido''' che impedisce la rotazione e <u>può dare origine a isomeria geometrica E/Z</u>. La rotazione forzata porterebbe a una '''configurazione instabile ad alta energia''', in cui il legame π è praticamente rotto. ---- ==== Soluzione esercizio 18 ==== * L’'''etene''' è la molecola più semplice, contiene un doppio legame tra due carboni sp² e '''non presenta sostituenti ingombranti'''. La rigidità è dovuta esclusivamente al legame π, che impedisce la rotazione attorno al doppio legame. * Nel '''cloroetene''' (CH₂=CHCl), il doppio legame continua a bloccare la rotazione, ma la presenza dell’'''atomo di cloro''' introduce '''maggiore ingombro sterico e maggiore polarità''' rispetto all’etene. La molecola risulta quindi leggermente più rigida e meno simmetrica. * Nell' '''1,2-dicloroetene''' (CHCl=CHCl), entrambi i carboni sp² portano un atomo di cloro. Questo '''aumenta ulteriormente l’ingombro sterico''' attorno al doppio legame e rende la '''struttura ancora più “bloccata”'''. Inoltre, la presenza di due atomi voluminosi accentua la rigidità geometrica della molecola. Di conseguenza la rigidità e l'ingombro sterico crescono secondo questo ordine: '''''etene < cloroetene < 1,2-dicloroetene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 19 ==== ''[[File:3-clorocicloesene.png|senza_cornice|171x171px]]3-clorocicloesene'' * Legami σ: '''16''' (legami C-C, C-H e C-Cl); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C1 e C2). * Ibridazione degli atomi di carbonio e del cloro: '''C1'''→ sp²; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp³; '''C4''' → sp³; '''C5''' → sp³; '''C6''' → sp³; '''Cl →''' sp³ ---- ==== Soluzione esercizio 20 ==== * Il '''cloroetene''' possiede un doppio legame rigido e '''un solo atomo di cloro'''. La rigidità deriva dal legame π, mentre l’ingombro sterico rimane relativamente contenuto. * Nel '''brometene''' il comportamento è simile, ma '''il bromo è più grande del cloro'''. Questo aumenta l’ingombro sterico e rende la molecola più pesante e leggermente più rigida dal punto di vista conformazionale. * Nel '''1,2-dibromoetene''' entrambi i carboni del doppio legame portano un atomo di bromo. L’ingombro sterico diventa molto maggiore, perché '''due atomi voluminosi sono vicini nella zona rigida della molecola'''. Il doppio legame rimane completamente bloccato e la rigidità aumenta notevolmente. * Il '''cicloesene''' presenta invece '''un doppio legame inserito in un anello'''. In questo caso la rigidità non dipende solo dal legame π, ma anche dal <u>vincolo ciclico che limita i movimenti dell’intera struttura</u>. Per questo motivo il cicloesene è la molecola complessivamente più rigida tra quelle considerate. a) L’ordine di rigidità crescente è: '''''cloroetene < brometene < 1,2-dibromoetene < cicloesene.''''' b) L’ordine di ingombro sterico crescente è: '''''cloroetene < brometene < cicloesene < 1,2-dibromoetene.''''' Nel <u>'''1,2-dibromoetene''' l’ingombro è massimo</u> perché <u>i due atomi di bromo sono entrambi direttamente legati ai carboni sp² del doppio legame</u>, creando forte affollamento sterico. === Nomenclatura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 21 ==== cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) ---- ==== Soluzione esercizio 22 ==== 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 23 ==== 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) ---- ==== Soluzione esercizio 24 ==== 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 25 ==== 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 26 ==== 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 27 ==== 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 28 ==== 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 29 ==== 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) ---- ==== Soluzione esercizio 30 ==== trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 31 ==== 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 32 ==== 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) ---- ==== Soluzione esercizio 33 ==== 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) ---- ==== Soluzione esercizio 34 ==== 1-etil-2-isopropil-cicloesene ---- ==== Soluzione esercizio 35 ==== 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) ---- ==== Soluzione esercizio 36 ==== [[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] ---- ==== Soluzione esercizio 37 ==== [[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] ---- ==== Soluzione esercizio 38 ==== [[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] ---- ==== Soluzione esercizio 39 ==== [[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] ---- ==== Soluzione esercizio 40 ==== [[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 8ms5s04tqyua2qi2gn0jszwoa38awzq 498413 498412 2026-05-24T16:28:55Z Angelicaarcadio 51001 /* Soluzione esercizio 36 */ 498413 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ---- ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ---- ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ---- ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ---- ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ---- ==== Esercizio 7 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₆H₁₂ che: * abbiano una sola ramificazione metilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 8 ==== ---- ==== Esercizio 9 ==== ---- ==== Esercizio 10 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₇H₁₄ che: * abbiano una sola ramificazione etilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 11 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) 1-butene b) 2-butene c) 2-metil-1,3-butadiene ---- ==== Esercizio 12 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ---- ==== Esercizio 13 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * 1-butene * 2-butene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ---- ==== Esercizio 14 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni, motivando ogni molecola: * etene * propene * 2-butene * butano ---- ===== Esercizio 15 ===== Quanti legami σ e π sono presenti nel 2-metil-2-butene? Come sono ibridati i suoi atomi di carbonio? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 16 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ---- ==== Esercizio 17 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ---- ==== Esercizio 18 ==== Confronta i seguenti alcheni: * etene * cloroetene * 1,2-dicloroetene Indica quale molecola presenta maggiore rigidità e maggiore ingombro sterico. ---- ==== Esercizio 19 ==== Quanti legami σ e π sono presenti nel 3-clorocicloesene? Come sono ibridati i suoi atomi? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 20 ==== Confronta e ordina secondo la rigidità e l'ingombro sterico crescenti i seguenti alcheni: * cloroetene * brometene * 1,2-dibromoetene * cicloesene Motiva dettagliatamente la risposta considerando: * presenza del doppio legame; * sostituenti alogeni; * struttura ciclica; * limitazioni conformazionali. == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ---- ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ---- ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ---- ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ---- ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ---- ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ---- ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ---- ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ---- ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ---- ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ---- ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ---- ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ---- ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ---- ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ---- ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ---- ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ---- ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ---- ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3'''→ terziario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ---- ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ---- ==== Soluzione esercizio 7 ==== Esistono '''tre''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-1-pentene.png|senza_cornice|206x206px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''2-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-1-pentene.png|senza_cornice|195x195px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:4-metil-1-pentene.png|senza_cornice|205x205px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''4-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 8 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 9 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 10 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:3-etil-1-esene.png|senza_cornice|207x207px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH2CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario [[File:4-etil-1-esene.png|senza_cornice|224x224px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''4-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario === Ibridazione degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 11 ==== a) L' ''1-butene'' (CH2=CH–CH2–CH3) presenta due carboni ibridati '''sp²''', che sono quelli coinvolti nel doppio legame, cioè il '''C1''' e il '''C2'''. b) Il ''2-butene'' (CH3–CH=CH–CH3) presenta anche due carboni ibridati '''sp²''', sempre quelli coinvolti nel doppio legame, in questo caso il '''C2''' e il '''C3'''. c) Il ''2-metil-1,3-butadiene'' (CH2=C(CH3)2) presenta '''tutti e quattro i carboni della catena principale''' ibridati '''sp²''', poichè ognuno è coinvolto in uno dei due doppi legami del composto. ---- ==== Soluzione esercizio 12 ==== La rotazione attorno a un doppio legame non è possibile, perché il '''legame C=C''' è caratterizzato da due componenti: un legame sigma e un legame pi greco. Il '''legame sigma''' deriva dalla '''sovrapposizione frontale degli orbitali''' ed è '''stabile alla rotazione''', mentre il '''legame pi''' '''greco''' deriva dalla '''sovrapposizione laterale degli orbitali p''' '''non ibridi'''. Se si provasse a ruotare una delle due parti della molecola, <u>questa</u> <u>sovrapposizione laterale verrebbe distrutta</u> e il <u>legame pi</u> <u>greco si romperebbe</u>. Per questo motivo il doppio legame è rigido e blocca la rotazione. ---- ==== Soluzione esercizio 13 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="110"> File:1-Butene.svg|1-butene File:2-butene.png|2-butene </gallery>Se si confrontano 1-butene e 2-butene, si osserva che entrambi possiedono un doppio legame e quindi una certa rigidità intrinseca. Tuttavia, nell' '''1-butene''' il '''doppio legame''' è '''terminale''' e quindi <u>coinvolge meno gruppi alchilici</u>, mentre nel '''2-butene''' il '''doppio legame''' è '''interno''' e quindi <u>più sostituito</u>. Questo '''aumenta l’ingombro sterico attorno al doppio legame''' e rende la <u>struttura più “bloccata”</u>. Inoltre, i <u>gruppi metilici vicini al doppio legame nel 2-butene donano densità elettronica tramite '''iperconiugazione'''</u>, stabilizzando il legame π. Per questoi motivi il '''2-butene''' risulta '''più rigido''' rispetto all' 1-butene. ---- ==== Soluzione esercizio 14 ==== * '''Butano (CH3-CH2-CH2-CH3)''' ** solo legami singoli C–C ** rotazione libera attorno a tutti i legami sigma ** nessun vincolo strutturale ** '''è la molecola meno rigida''' * '''Etene (CH2=CH2)''' ** presenza di un doppio legame C=C ** atomi di carbonio sp² triangolari planari ** legame π impedisce la rotazione ** rigidità elevata nella zona del doppio legame * '''Propene (CH2=CH–CH3)''' ** un doppio legame C=C (rigido) ** una parte della molecola è flessibile (CH3) ** lieve aumento dell’ingombro rispetto all’etene ** rigidità simile all’etene, ma leggermente inferiore * '''2-butene (CH3–CH=CH–CH3)''' ** doppio legame interno ** entrambi i carboni sp² sostituiti ** forte ingombro sterico ** massima limitazione dei movimenti locali ** '''molecola più rigida del gruppo''' Ordine di rigidità crescente finale: '''''butano < propene < etene < 2-butene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 15 ==== [[File:2-metil-but-2-ene.png|senza_cornice|188x188px]]''2-metil-2-butene'' * Legami σ: '''13''' (legami C-C e C-H); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C2 e C3); * Ibridazione degli atomi di carbonio: '''C1'''→ sp³; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp²; '''C4''' → sp³; '''C del metile''' → sp³ ---- ==== Soluzione esecizio 16 ==== Il '''cicloesene''' è '''estremamente rigido''' perché il <u>doppio legame è inserito in un anello</u>, quindi oltre al vincolo del legame π si aggiunge anche il '''vincolo geometrico''' della struttura ciclica. L’'''etene''' è invece '''rigido solo localmente''', perché <u>non ha altri vincoli strutturali</u> oltre al doppio legame. L' '''1,3-butadiene''' è '''parzialmente rigido''' perché presenta '''coniugazione tra doppi legami''', che riduce la libertà di rotazione ma <u>non la elimina completamente</u>. Tra i tre, quindi, il '''cicloesene''' è quello con '''rigidità complessiva maggiore'''. ---- ==== Soluzione esercizio 17 ==== In una molecola del tipo '''R–CH=CH–R’''' la rotazione attorno al doppio legame non è possibile, perché richiederebbe la '''rottura del legame pi greco'''. Questo avviene poiché <u>il legame π deriva dalla sovrapposizione laterale degli orbitali p</u>, che <u>può esistere solo se questi orbitali restano paralleli</u>. Se si tenta di ruotare la molecola, questa sovrapposizione viene distrutta e '''il sistema perde stabilità energetica'''. Per questo motivo il doppio legame funziona come un '''vincolo rigido''' che impedisce la rotazione e <u>può dare origine a isomeria geometrica E/Z</u>. La rotazione forzata porterebbe a una '''configurazione instabile ad alta energia''', in cui il legame π è praticamente rotto. ---- ==== Soluzione esercizio 18 ==== * L’'''etene''' è la molecola più semplice, contiene un doppio legame tra due carboni sp² e '''non presenta sostituenti ingombranti'''. La rigidità è dovuta esclusivamente al legame π, che impedisce la rotazione attorno al doppio legame. * Nel '''cloroetene''' (CH₂=CHCl), il doppio legame continua a bloccare la rotazione, ma la presenza dell’'''atomo di cloro''' introduce '''maggiore ingombro sterico e maggiore polarità''' rispetto all’etene. La molecola risulta quindi leggermente più rigida e meno simmetrica. * Nell' '''1,2-dicloroetene''' (CHCl=CHCl), entrambi i carboni sp² portano un atomo di cloro. Questo '''aumenta ulteriormente l’ingombro sterico''' attorno al doppio legame e rende la '''struttura ancora più “bloccata”'''. Inoltre, la presenza di due atomi voluminosi accentua la rigidità geometrica della molecola. Di conseguenza la rigidità e l'ingombro sterico crescono secondo questo ordine: '''''etene < cloroetene < 1,2-dicloroetene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 19 ==== ''[[File:3-clorocicloesene.png|senza_cornice|171x171px]]3-clorocicloesene'' * Legami σ: '''16''' (legami C-C, C-H e C-Cl); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C1 e C2). * Ibridazione degli atomi di carbonio e del cloro: '''C1'''→ sp²; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp³; '''C4''' → sp³; '''C5''' → sp³; '''C6''' → sp³; '''Cl →''' sp³ ---- ==== Soluzione esercizio 20 ==== * Il '''cloroetene''' possiede un doppio legame rigido e '''un solo atomo di cloro'''. La rigidità deriva dal legame π, mentre l’ingombro sterico rimane relativamente contenuto. * Nel '''brometene''' il comportamento è simile, ma '''il bromo è più grande del cloro'''. Questo aumenta l’ingombro sterico e rende la molecola più pesante e leggermente più rigida dal punto di vista conformazionale. * Nel '''1,2-dibromoetene''' entrambi i carboni del doppio legame portano un atomo di bromo. L’ingombro sterico diventa molto maggiore, perché '''due atomi voluminosi sono vicini nella zona rigida della molecola'''. Il doppio legame rimane completamente bloccato e la rigidità aumenta notevolmente. * Il '''cicloesene''' presenta invece '''un doppio legame inserito in un anello'''. In questo caso la rigidità non dipende solo dal legame π, ma anche dal <u>vincolo ciclico che limita i movimenti dell’intera struttura</u>. Per questo motivo il cicloesene è la molecola complessivamente più rigida tra quelle considerate. a) L’ordine di rigidità crescente è: '''''cloroetene < brometene < 1,2-dibromoetene < cicloesene.''''' b) L’ordine di ingombro sterico crescente è: '''''cloroetene < brometene < cicloesene < 1,2-dibromoetene.''''' Nel <u>'''1,2-dibromoetene''' l’ingombro è massimo</u> perché <u>i due atomi di bromo sono entrambi direttamente legati ai carboni sp² del doppio legame</u>, creando forte affollamento sterico. === Nomenclatura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 21 ==== cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) ---- ==== Soluzione esercizio 22 ==== 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 23 ==== 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) ---- ==== Soluzione esercizio 24 ==== 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 25 ==== 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 26 ==== 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 27 ==== 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 28 ==== 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 29 ==== 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) ---- ==== Soluzione esercizio 30 ==== trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 31 ==== 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 32 ==== 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) ---- ==== Soluzione esercizio 33 ==== 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) ---- ==== Soluzione esercizio 34 ==== 1-etil-2-isopropil-cicloesene ---- ==== Soluzione esercizio 35 ==== 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) ---- ==== Soluzione esercizio 36 ==== [[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] ==== Soluzione esercizio 37 ==== [[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] ==== Soluzione esercizio 38 ==== [[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] ==== Soluzione esercizio 39 ==== [[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] ==== Soluzione esercizio 40 ==== [[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 0wpv64dhe4cxlyytok6qgmwc7wm9vle 498414 498413 2026-05-24T16:29:36Z Angelicaarcadio 51001 /* Soluzione esercizio 38 */ 498414 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ---- ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ---- ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ---- ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ---- ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ---- ==== Esercizio 7 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₆H₁₂ che: * abbiano una sola ramificazione metilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 8 ==== ---- ==== Esercizio 9 ==== ---- ==== Esercizio 10 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₇H₁₄ che: * abbiano una sola ramificazione etilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 11 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) 1-butene b) 2-butene c) 2-metil-1,3-butadiene ---- ==== Esercizio 12 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ---- ==== Esercizio 13 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * 1-butene * 2-butene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ---- ==== Esercizio 14 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni, motivando ogni molecola: * etene * propene * 2-butene * butano ---- ===== Esercizio 15 ===== Quanti legami σ e π sono presenti nel 2-metil-2-butene? Come sono ibridati i suoi atomi di carbonio? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 16 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ---- ==== Esercizio 17 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ---- ==== Esercizio 18 ==== Confronta i seguenti alcheni: * etene * cloroetene * 1,2-dicloroetene Indica quale molecola presenta maggiore rigidità e maggiore ingombro sterico. ---- ==== Esercizio 19 ==== Quanti legami σ e π sono presenti nel 3-clorocicloesene? Come sono ibridati i suoi atomi? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 20 ==== Confronta e ordina secondo la rigidità e l'ingombro sterico crescenti i seguenti alcheni: * cloroetene * brometene * 1,2-dibromoetene * cicloesene Motiva dettagliatamente la risposta considerando: * presenza del doppio legame; * sostituenti alogeni; * struttura ciclica; * limitazioni conformazionali. == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ---- ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ---- ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ---- ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ---- ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ---- ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ---- ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ---- ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ---- ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ---- ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ---- ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ---- ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ---- ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ---- ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ---- ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ---- ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ---- ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ---- ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3'''→ terziario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ---- ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ---- ==== Soluzione esercizio 7 ==== Esistono '''tre''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-1-pentene.png|senza_cornice|206x206px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''2-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-1-pentene.png|senza_cornice|195x195px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:4-metil-1-pentene.png|senza_cornice|205x205px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''4-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 8 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 9 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 10 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:3-etil-1-esene.png|senza_cornice|207x207px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH2CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario [[File:4-etil-1-esene.png|senza_cornice|224x224px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''4-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario === Ibridazione degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 11 ==== a) L' ''1-butene'' (CH2=CH–CH2–CH3) presenta due carboni ibridati '''sp²''', che sono quelli coinvolti nel doppio legame, cioè il '''C1''' e il '''C2'''. b) Il ''2-butene'' (CH3–CH=CH–CH3) presenta anche due carboni ibridati '''sp²''', sempre quelli coinvolti nel doppio legame, in questo caso il '''C2''' e il '''C3'''. c) Il ''2-metil-1,3-butadiene'' (CH2=C(CH3)2) presenta '''tutti e quattro i carboni della catena principale''' ibridati '''sp²''', poichè ognuno è coinvolto in uno dei due doppi legami del composto. ---- ==== Soluzione esercizio 12 ==== La rotazione attorno a un doppio legame non è possibile, perché il '''legame C=C''' è caratterizzato da due componenti: un legame sigma e un legame pi greco. Il '''legame sigma''' deriva dalla '''sovrapposizione frontale degli orbitali''' ed è '''stabile alla rotazione''', mentre il '''legame pi''' '''greco''' deriva dalla '''sovrapposizione laterale degli orbitali p''' '''non ibridi'''. Se si provasse a ruotare una delle due parti della molecola, <u>questa</u> <u>sovrapposizione laterale verrebbe distrutta</u> e il <u>legame pi</u> <u>greco si romperebbe</u>. Per questo motivo il doppio legame è rigido e blocca la rotazione. ---- ==== Soluzione esercizio 13 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="110"> File:1-Butene.svg|1-butene File:2-butene.png|2-butene </gallery>Se si confrontano 1-butene e 2-butene, si osserva che entrambi possiedono un doppio legame e quindi una certa rigidità intrinseca. Tuttavia, nell' '''1-butene''' il '''doppio legame''' è '''terminale''' e quindi <u>coinvolge meno gruppi alchilici</u>, mentre nel '''2-butene''' il '''doppio legame''' è '''interno''' e quindi <u>più sostituito</u>. Questo '''aumenta l’ingombro sterico attorno al doppio legame''' e rende la <u>struttura più “bloccata”</u>. Inoltre, i <u>gruppi metilici vicini al doppio legame nel 2-butene donano densità elettronica tramite '''iperconiugazione'''</u>, stabilizzando il legame π. Per questoi motivi il '''2-butene''' risulta '''più rigido''' rispetto all' 1-butene. ---- ==== Soluzione esercizio 14 ==== * '''Butano (CH3-CH2-CH2-CH3)''' ** solo legami singoli C–C ** rotazione libera attorno a tutti i legami sigma ** nessun vincolo strutturale ** '''è la molecola meno rigida''' * '''Etene (CH2=CH2)''' ** presenza di un doppio legame C=C ** atomi di carbonio sp² triangolari planari ** legame π impedisce la rotazione ** rigidità elevata nella zona del doppio legame * '''Propene (CH2=CH–CH3)''' ** un doppio legame C=C (rigido) ** una parte della molecola è flessibile (CH3) ** lieve aumento dell’ingombro rispetto all’etene ** rigidità simile all’etene, ma leggermente inferiore * '''2-butene (CH3–CH=CH–CH3)''' ** doppio legame interno ** entrambi i carboni sp² sostituiti ** forte ingombro sterico ** massima limitazione dei movimenti locali ** '''molecola più rigida del gruppo''' Ordine di rigidità crescente finale: '''''butano < propene < etene < 2-butene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 15 ==== [[File:2-metil-but-2-ene.png|senza_cornice|188x188px]]''2-metil-2-butene'' * Legami σ: '''13''' (legami C-C e C-H); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C2 e C3); * Ibridazione degli atomi di carbonio: '''C1'''→ sp³; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp²; '''C4''' → sp³; '''C del metile''' → sp³ ---- ==== Soluzione esecizio 16 ==== Il '''cicloesene''' è '''estremamente rigido''' perché il <u>doppio legame è inserito in un anello</u>, quindi oltre al vincolo del legame π si aggiunge anche il '''vincolo geometrico''' della struttura ciclica. L’'''etene''' è invece '''rigido solo localmente''', perché <u>non ha altri vincoli strutturali</u> oltre al doppio legame. L' '''1,3-butadiene''' è '''parzialmente rigido''' perché presenta '''coniugazione tra doppi legami''', che riduce la libertà di rotazione ma <u>non la elimina completamente</u>. Tra i tre, quindi, il '''cicloesene''' è quello con '''rigidità complessiva maggiore'''. ---- ==== Soluzione esercizio 17 ==== In una molecola del tipo '''R–CH=CH–R’''' la rotazione attorno al doppio legame non è possibile, perché richiederebbe la '''rottura del legame pi greco'''. Questo avviene poiché <u>il legame π deriva dalla sovrapposizione laterale degli orbitali p</u>, che <u>può esistere solo se questi orbitali restano paralleli</u>. Se si tenta di ruotare la molecola, questa sovrapposizione viene distrutta e '''il sistema perde stabilità energetica'''. Per questo motivo il doppio legame funziona come un '''vincolo rigido''' che impedisce la rotazione e <u>può dare origine a isomeria geometrica E/Z</u>. La rotazione forzata porterebbe a una '''configurazione instabile ad alta energia''', in cui il legame π è praticamente rotto. ---- ==== Soluzione esercizio 18 ==== * L’'''etene''' è la molecola più semplice, contiene un doppio legame tra due carboni sp² e '''non presenta sostituenti ingombranti'''. La rigidità è dovuta esclusivamente al legame π, che impedisce la rotazione attorno al doppio legame. * Nel '''cloroetene''' (CH₂=CHCl), il doppio legame continua a bloccare la rotazione, ma la presenza dell’'''atomo di cloro''' introduce '''maggiore ingombro sterico e maggiore polarità''' rispetto all’etene. La molecola risulta quindi leggermente più rigida e meno simmetrica. * Nell' '''1,2-dicloroetene''' (CHCl=CHCl), entrambi i carboni sp² portano un atomo di cloro. Questo '''aumenta ulteriormente l’ingombro sterico''' attorno al doppio legame e rende la '''struttura ancora più “bloccata”'''. Inoltre, la presenza di due atomi voluminosi accentua la rigidità geometrica della molecola. Di conseguenza la rigidità e l'ingombro sterico crescono secondo questo ordine: '''''etene < cloroetene < 1,2-dicloroetene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 19 ==== ''[[File:3-clorocicloesene.png|senza_cornice|171x171px]]3-clorocicloesene'' * Legami σ: '''16''' (legami C-C, C-H e C-Cl); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C1 e C2). * Ibridazione degli atomi di carbonio e del cloro: '''C1'''→ sp²; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp³; '''C4''' → sp³; '''C5''' → sp³; '''C6''' → sp³; '''Cl →''' sp³ ---- ==== Soluzione esercizio 20 ==== * Il '''cloroetene''' possiede un doppio legame rigido e '''un solo atomo di cloro'''. La rigidità deriva dal legame π, mentre l’ingombro sterico rimane relativamente contenuto. * Nel '''brometene''' il comportamento è simile, ma '''il bromo è più grande del cloro'''. Questo aumenta l’ingombro sterico e rende la molecola più pesante e leggermente più rigida dal punto di vista conformazionale. * Nel '''1,2-dibromoetene''' entrambi i carboni del doppio legame portano un atomo di bromo. L’ingombro sterico diventa molto maggiore, perché '''due atomi voluminosi sono vicini nella zona rigida della molecola'''. Il doppio legame rimane completamente bloccato e la rigidità aumenta notevolmente. * Il '''cicloesene''' presenta invece '''un doppio legame inserito in un anello'''. In questo caso la rigidità non dipende solo dal legame π, ma anche dal <u>vincolo ciclico che limita i movimenti dell’intera struttura</u>. Per questo motivo il cicloesene è la molecola complessivamente più rigida tra quelle considerate. a) L’ordine di rigidità crescente è: '''''cloroetene < brometene < 1,2-dibromoetene < cicloesene.''''' b) L’ordine di ingombro sterico crescente è: '''''cloroetene < brometene < cicloesene < 1,2-dibromoetene.''''' Nel <u>'''1,2-dibromoetene''' l’ingombro è massimo</u> perché <u>i due atomi di bromo sono entrambi direttamente legati ai carboni sp² del doppio legame</u>, creando forte affollamento sterico. === Nomenclatura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 21 ==== cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) ---- ==== Soluzione esercizio 22 ==== 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 23 ==== 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) ---- ==== Soluzione esercizio 24 ==== 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 25 ==== 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 26 ==== 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 27 ==== 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 28 ==== 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 29 ==== 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) ---- ==== Soluzione esercizio 30 ==== trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 31 ==== 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 32 ==== 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) ---- ==== Soluzione esercizio 33 ==== 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) ---- ==== Soluzione esercizio 34 ==== 1-etil-2-isopropil-cicloesene ---- ==== Soluzione esercizio 35 ==== 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) ---- ==== Soluzione esercizio 36 ==== [[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] ==== Soluzione esercizio 37 ==== [[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] ==== Soluzione esercizio 38 ==== [[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] ==== Soluzione esercizio 39 ==== [[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] ==== Soluzione esercizio 40 ==== [[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche ga348tpuf4xiu40mw6enek6dx1kymqg 498415 498414 2026-05-24T16:30:04Z Angelicaarcadio 51001 /* Soluzione esercizio 38 */ 498415 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ---- ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ---- ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ---- ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ---- ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ---- ==== Esercizio 7 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₆H₁₂ che: * abbiano una sola ramificazione metilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 8 ==== ---- ==== Esercizio 9 ==== ---- ==== Esercizio 10 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₇H₁₄ che: * abbiano una sola ramificazione etilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 11 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) 1-butene b) 2-butene c) 2-metil-1,3-butadiene ---- ==== Esercizio 12 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ---- ==== Esercizio 13 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * 1-butene * 2-butene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ---- ==== Esercizio 14 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni, motivando ogni molecola: * etene * propene * 2-butene * butano ---- ===== Esercizio 15 ===== Quanti legami σ e π sono presenti nel 2-metil-2-butene? Come sono ibridati i suoi atomi di carbonio? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 16 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ---- ==== Esercizio 17 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ---- ==== Esercizio 18 ==== Confronta i seguenti alcheni: * etene * cloroetene * 1,2-dicloroetene Indica quale molecola presenta maggiore rigidità e maggiore ingombro sterico. ---- ==== Esercizio 19 ==== Quanti legami σ e π sono presenti nel 3-clorocicloesene? Come sono ibridati i suoi atomi? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 20 ==== Confronta e ordina secondo la rigidità e l'ingombro sterico crescenti i seguenti alcheni: * cloroetene * brometene * 1,2-dibromoetene * cicloesene Motiva dettagliatamente la risposta considerando: * presenza del doppio legame; * sostituenti alogeni; * struttura ciclica; * limitazioni conformazionali. == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ---- ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ---- ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ---- ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ---- ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ---- ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ---- ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ---- ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ---- ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ---- ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ---- ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ---- ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ---- ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ---- ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ---- ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ---- ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ---- ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ---- ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3'''→ terziario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ---- ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ---- ==== Soluzione esercizio 7 ==== Esistono '''tre''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-1-pentene.png|senza_cornice|206x206px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''2-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-1-pentene.png|senza_cornice|195x195px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:4-metil-1-pentene.png|senza_cornice|205x205px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''4-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 8 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 9 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 10 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:3-etil-1-esene.png|senza_cornice|207x207px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH2CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario [[File:4-etil-1-esene.png|senza_cornice|224x224px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''4-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario === Ibridazione degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 11 ==== a) L' ''1-butene'' (CH2=CH–CH2–CH3) presenta due carboni ibridati '''sp²''', che sono quelli coinvolti nel doppio legame, cioè il '''C1''' e il '''C2'''. b) Il ''2-butene'' (CH3–CH=CH–CH3) presenta anche due carboni ibridati '''sp²''', sempre quelli coinvolti nel doppio legame, in questo caso il '''C2''' e il '''C3'''. c) Il ''2-metil-1,3-butadiene'' (CH2=C(CH3)2) presenta '''tutti e quattro i carboni della catena principale''' ibridati '''sp²''', poichè ognuno è coinvolto in uno dei due doppi legami del composto. ---- ==== Soluzione esercizio 12 ==== La rotazione attorno a un doppio legame non è possibile, perché il '''legame C=C''' è caratterizzato da due componenti: un legame sigma e un legame pi greco. Il '''legame sigma''' deriva dalla '''sovrapposizione frontale degli orbitali''' ed è '''stabile alla rotazione''', mentre il '''legame pi''' '''greco''' deriva dalla '''sovrapposizione laterale degli orbitali p''' '''non ibridi'''. Se si provasse a ruotare una delle due parti della molecola, <u>questa</u> <u>sovrapposizione laterale verrebbe distrutta</u> e il <u>legame pi</u> <u>greco si romperebbe</u>. Per questo motivo il doppio legame è rigido e blocca la rotazione. ---- ==== Soluzione esercizio 13 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="110"> File:1-Butene.svg|1-butene File:2-butene.png|2-butene </gallery>Se si confrontano 1-butene e 2-butene, si osserva che entrambi possiedono un doppio legame e quindi una certa rigidità intrinseca. Tuttavia, nell' '''1-butene''' il '''doppio legame''' è '''terminale''' e quindi <u>coinvolge meno gruppi alchilici</u>, mentre nel '''2-butene''' il '''doppio legame''' è '''interno''' e quindi <u>più sostituito</u>. Questo '''aumenta l’ingombro sterico attorno al doppio legame''' e rende la <u>struttura più “bloccata”</u>. Inoltre, i <u>gruppi metilici vicini al doppio legame nel 2-butene donano densità elettronica tramite '''iperconiugazione'''</u>, stabilizzando il legame π. Per questoi motivi il '''2-butene''' risulta '''più rigido''' rispetto all' 1-butene. ---- ==== Soluzione esercizio 14 ==== * '''Butano (CH3-CH2-CH2-CH3)''' ** solo legami singoli C–C ** rotazione libera attorno a tutti i legami sigma ** nessun vincolo strutturale ** '''è la molecola meno rigida''' * '''Etene (CH2=CH2)''' ** presenza di un doppio legame C=C ** atomi di carbonio sp² triangolari planari ** legame π impedisce la rotazione ** rigidità elevata nella zona del doppio legame * '''Propene (CH2=CH–CH3)''' ** un doppio legame C=C (rigido) ** una parte della molecola è flessibile (CH3) ** lieve aumento dell’ingombro rispetto all’etene ** rigidità simile all’etene, ma leggermente inferiore * '''2-butene (CH3–CH=CH–CH3)''' ** doppio legame interno ** entrambi i carboni sp² sostituiti ** forte ingombro sterico ** massima limitazione dei movimenti locali ** '''molecola più rigida del gruppo''' Ordine di rigidità crescente finale: '''''butano < propene < etene < 2-butene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 15 ==== [[File:2-metil-but-2-ene.png|senza_cornice|188x188px]]''2-metil-2-butene'' * Legami σ: '''13''' (legami C-C e C-H); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C2 e C3); * Ibridazione degli atomi di carbonio: '''C1'''→ sp³; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp²; '''C4''' → sp³; '''C del metile''' → sp³ ---- ==== Soluzione esecizio 16 ==== Il '''cicloesene''' è '''estremamente rigido''' perché il <u>doppio legame è inserito in un anello</u>, quindi oltre al vincolo del legame π si aggiunge anche il '''vincolo geometrico''' della struttura ciclica. L’'''etene''' è invece '''rigido solo localmente''', perché <u>non ha altri vincoli strutturali</u> oltre al doppio legame. L' '''1,3-butadiene''' è '''parzialmente rigido''' perché presenta '''coniugazione tra doppi legami''', che riduce la libertà di rotazione ma <u>non la elimina completamente</u>. Tra i tre, quindi, il '''cicloesene''' è quello con '''rigidità complessiva maggiore'''. ---- ==== Soluzione esercizio 17 ==== In una molecola del tipo '''R–CH=CH–R’''' la rotazione attorno al doppio legame non è possibile, perché richiederebbe la '''rottura del legame pi greco'''. Questo avviene poiché <u>il legame π deriva dalla sovrapposizione laterale degli orbitali p</u>, che <u>può esistere solo se questi orbitali restano paralleli</u>. Se si tenta di ruotare la molecola, questa sovrapposizione viene distrutta e '''il sistema perde stabilità energetica'''. Per questo motivo il doppio legame funziona come un '''vincolo rigido''' che impedisce la rotazione e <u>può dare origine a isomeria geometrica E/Z</u>. La rotazione forzata porterebbe a una '''configurazione instabile ad alta energia''', in cui il legame π è praticamente rotto. ---- ==== Soluzione esercizio 18 ==== * L’'''etene''' è la molecola più semplice, contiene un doppio legame tra due carboni sp² e '''non presenta sostituenti ingombranti'''. La rigidità è dovuta esclusivamente al legame π, che impedisce la rotazione attorno al doppio legame. * Nel '''cloroetene''' (CH₂=CHCl), il doppio legame continua a bloccare la rotazione, ma la presenza dell’'''atomo di cloro''' introduce '''maggiore ingombro sterico e maggiore polarità''' rispetto all’etene. La molecola risulta quindi leggermente più rigida e meno simmetrica. * Nell' '''1,2-dicloroetene''' (CHCl=CHCl), entrambi i carboni sp² portano un atomo di cloro. Questo '''aumenta ulteriormente l’ingombro sterico''' attorno al doppio legame e rende la '''struttura ancora più “bloccata”'''. Inoltre, la presenza di due atomi voluminosi accentua la rigidità geometrica della molecola. Di conseguenza la rigidità e l'ingombro sterico crescono secondo questo ordine: '''''etene < cloroetene < 1,2-dicloroetene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 19 ==== ''[[File:3-clorocicloesene.png|senza_cornice|171x171px]]3-clorocicloesene'' * Legami σ: '''16''' (legami C-C, C-H e C-Cl); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C1 e C2). * Ibridazione degli atomi di carbonio e del cloro: '''C1'''→ sp²; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp³; '''C4''' → sp³; '''C5''' → sp³; '''C6''' → sp³; '''Cl →''' sp³ ---- ==== Soluzione esercizio 20 ==== * Il '''cloroetene''' possiede un doppio legame rigido e '''un solo atomo di cloro'''. La rigidità deriva dal legame π, mentre l’ingombro sterico rimane relativamente contenuto. * Nel '''brometene''' il comportamento è simile, ma '''il bromo è più grande del cloro'''. Questo aumenta l’ingombro sterico e rende la molecola più pesante e leggermente più rigida dal punto di vista conformazionale. * Nel '''1,2-dibromoetene''' entrambi i carboni del doppio legame portano un atomo di bromo. L’ingombro sterico diventa molto maggiore, perché '''due atomi voluminosi sono vicini nella zona rigida della molecola'''. Il doppio legame rimane completamente bloccato e la rigidità aumenta notevolmente. * Il '''cicloesene''' presenta invece '''un doppio legame inserito in un anello'''. In questo caso la rigidità non dipende solo dal legame π, ma anche dal <u>vincolo ciclico che limita i movimenti dell’intera struttura</u>. Per questo motivo il cicloesene è la molecola complessivamente più rigida tra quelle considerate. a) L’ordine di rigidità crescente è: '''''cloroetene < brometene < 1,2-dibromoetene < cicloesene.''''' b) L’ordine di ingombro sterico crescente è: '''''cloroetene < brometene < cicloesene < 1,2-dibromoetene.''''' Nel <u>'''1,2-dibromoetene''' l’ingombro è massimo</u> perché <u>i due atomi di bromo sono entrambi direttamente legati ai carboni sp² del doppio legame</u>, creando forte affollamento sterico. === Nomenclatura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 21 ==== cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) ---- ==== Soluzione esercizio 22 ==== 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 23 ==== 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) ---- ==== Soluzione esercizio 24 ==== 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 25 ==== 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 26 ==== 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 27 ==== 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 28 ==== 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 29 ==== 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) ---- ==== Soluzione esercizio 30 ==== trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 31 ==== 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 32 ==== 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) ---- ==== Soluzione esercizio 33 ==== 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) ---- ==== Soluzione esercizio 34 ==== 1-etil-2-isopropil-cicloesene ---- ==== Soluzione esercizio 35 ==== 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) ---- ==== Soluzione esercizio 36 ==== [[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] ==== Soluzione esercizio 37 ==== [[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] ==== Soluzione esercizio 38 ==== [[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] ==== Soluzione esercizio 39 ==== [[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] ==== Soluzione esercizio 40 ==== [[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 4dgeubisr50shkytwxv6gapro0gydjv 498416 498415 2026-05-24T16:30:26Z Angelicaarcadio 51001 /* Soluzione esercizio 37 */ 498416 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ---- ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ---- ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ---- ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ---- ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ---- ==== Esercizio 7 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₆H₁₂ che: * abbiano una sola ramificazione metilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 8 ==== ---- ==== Esercizio 9 ==== ---- ==== Esercizio 10 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₇H₁₄ che: * abbiano una sola ramificazione etilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 11 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) 1-butene b) 2-butene c) 2-metil-1,3-butadiene ---- ==== Esercizio 12 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ---- ==== Esercizio 13 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * 1-butene * 2-butene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ---- ==== Esercizio 14 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni, motivando ogni molecola: * etene * propene * 2-butene * butano ---- ===== Esercizio 15 ===== Quanti legami σ e π sono presenti nel 2-metil-2-butene? Come sono ibridati i suoi atomi di carbonio? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 16 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ---- ==== Esercizio 17 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ---- ==== Esercizio 18 ==== Confronta i seguenti alcheni: * etene * cloroetene * 1,2-dicloroetene Indica quale molecola presenta maggiore rigidità e maggiore ingombro sterico. ---- ==== Esercizio 19 ==== Quanti legami σ e π sono presenti nel 3-clorocicloesene? Come sono ibridati i suoi atomi? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 20 ==== Confronta e ordina secondo la rigidità e l'ingombro sterico crescenti i seguenti alcheni: * cloroetene * brometene * 1,2-dibromoetene * cicloesene Motiva dettagliatamente la risposta considerando: * presenza del doppio legame; * sostituenti alogeni; * struttura ciclica; * limitazioni conformazionali. == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ---- ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ---- ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ---- ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ---- ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ---- ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ---- ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ---- ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ---- ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ---- ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ---- ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ---- ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ---- ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ---- ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ---- ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ---- ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ---- ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ---- ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3'''→ terziario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ---- ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ---- ==== Soluzione esercizio 7 ==== Esistono '''tre''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-1-pentene.png|senza_cornice|206x206px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''2-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-1-pentene.png|senza_cornice|195x195px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:4-metil-1-pentene.png|senza_cornice|205x205px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''4-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 8 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 9 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 10 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:3-etil-1-esene.png|senza_cornice|207x207px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH2CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario [[File:4-etil-1-esene.png|senza_cornice|224x224px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''4-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario === Ibridazione degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 11 ==== a) L' ''1-butene'' (CH2=CH–CH2–CH3) presenta due carboni ibridati '''sp²''', che sono quelli coinvolti nel doppio legame, cioè il '''C1''' e il '''C2'''. b) Il ''2-butene'' (CH3–CH=CH–CH3) presenta anche due carboni ibridati '''sp²''', sempre quelli coinvolti nel doppio legame, in questo caso il '''C2''' e il '''C3'''. c) Il ''2-metil-1,3-butadiene'' (CH2=C(CH3)2) presenta '''tutti e quattro i carboni della catena principale''' ibridati '''sp²''', poichè ognuno è coinvolto in uno dei due doppi legami del composto. ---- ==== Soluzione esercizio 12 ==== La rotazione attorno a un doppio legame non è possibile, perché il '''legame C=C''' è caratterizzato da due componenti: un legame sigma e un legame pi greco. Il '''legame sigma''' deriva dalla '''sovrapposizione frontale degli orbitali''' ed è '''stabile alla rotazione''', mentre il '''legame pi''' '''greco''' deriva dalla '''sovrapposizione laterale degli orbitali p''' '''non ibridi'''. Se si provasse a ruotare una delle due parti della molecola, <u>questa</u> <u>sovrapposizione laterale verrebbe distrutta</u> e il <u>legame pi</u> <u>greco si romperebbe</u>. Per questo motivo il doppio legame è rigido e blocca la rotazione. ---- ==== Soluzione esercizio 13 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="110"> File:1-Butene.svg|1-butene File:2-butene.png|2-butene </gallery>Se si confrontano 1-butene e 2-butene, si osserva che entrambi possiedono un doppio legame e quindi una certa rigidità intrinseca. Tuttavia, nell' '''1-butene''' il '''doppio legame''' è '''terminale''' e quindi <u>coinvolge meno gruppi alchilici</u>, mentre nel '''2-butene''' il '''doppio legame''' è '''interno''' e quindi <u>più sostituito</u>. Questo '''aumenta l’ingombro sterico attorno al doppio legame''' e rende la <u>struttura più “bloccata”</u>. Inoltre, i <u>gruppi metilici vicini al doppio legame nel 2-butene donano densità elettronica tramite '''iperconiugazione'''</u>, stabilizzando il legame π. Per questoi motivi il '''2-butene''' risulta '''più rigido''' rispetto all' 1-butene. ---- ==== Soluzione esercizio 14 ==== * '''Butano (CH3-CH2-CH2-CH3)''' ** solo legami singoli C–C ** rotazione libera attorno a tutti i legami sigma ** nessun vincolo strutturale ** '''è la molecola meno rigida''' * '''Etene (CH2=CH2)''' ** presenza di un doppio legame C=C ** atomi di carbonio sp² triangolari planari ** legame π impedisce la rotazione ** rigidità elevata nella zona del doppio legame * '''Propene (CH2=CH–CH3)''' ** un doppio legame C=C (rigido) ** una parte della molecola è flessibile (CH3) ** lieve aumento dell’ingombro rispetto all’etene ** rigidità simile all’etene, ma leggermente inferiore * '''2-butene (CH3–CH=CH–CH3)''' ** doppio legame interno ** entrambi i carboni sp² sostituiti ** forte ingombro sterico ** massima limitazione dei movimenti locali ** '''molecola più rigida del gruppo''' Ordine di rigidità crescente finale: '''''butano < propene < etene < 2-butene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 15 ==== [[File:2-metil-but-2-ene.png|senza_cornice|188x188px]]''2-metil-2-butene'' * Legami σ: '''13''' (legami C-C e C-H); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C2 e C3); * Ibridazione degli atomi di carbonio: '''C1'''→ sp³; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp²; '''C4''' → sp³; '''C del metile''' → sp³ ---- ==== Soluzione esecizio 16 ==== Il '''cicloesene''' è '''estremamente rigido''' perché il <u>doppio legame è inserito in un anello</u>, quindi oltre al vincolo del legame π si aggiunge anche il '''vincolo geometrico''' della struttura ciclica. L’'''etene''' è invece '''rigido solo localmente''', perché <u>non ha altri vincoli strutturali</u> oltre al doppio legame. L' '''1,3-butadiene''' è '''parzialmente rigido''' perché presenta '''coniugazione tra doppi legami''', che riduce la libertà di rotazione ma <u>non la elimina completamente</u>. Tra i tre, quindi, il '''cicloesene''' è quello con '''rigidità complessiva maggiore'''. ---- ==== Soluzione esercizio 17 ==== In una molecola del tipo '''R–CH=CH–R’''' la rotazione attorno al doppio legame non è possibile, perché richiederebbe la '''rottura del legame pi greco'''. Questo avviene poiché <u>il legame π deriva dalla sovrapposizione laterale degli orbitali p</u>, che <u>può esistere solo se questi orbitali restano paralleli</u>. Se si tenta di ruotare la molecola, questa sovrapposizione viene distrutta e '''il sistema perde stabilità energetica'''. Per questo motivo il doppio legame funziona come un '''vincolo rigido''' che impedisce la rotazione e <u>può dare origine a isomeria geometrica E/Z</u>. La rotazione forzata porterebbe a una '''configurazione instabile ad alta energia''', in cui il legame π è praticamente rotto. ---- ==== Soluzione esercizio 18 ==== * L’'''etene''' è la molecola più semplice, contiene un doppio legame tra due carboni sp² e '''non presenta sostituenti ingombranti'''. La rigidità è dovuta esclusivamente al legame π, che impedisce la rotazione attorno al doppio legame. * Nel '''cloroetene''' (CH₂=CHCl), il doppio legame continua a bloccare la rotazione, ma la presenza dell’'''atomo di cloro''' introduce '''maggiore ingombro sterico e maggiore polarità''' rispetto all’etene. La molecola risulta quindi leggermente più rigida e meno simmetrica. * Nell' '''1,2-dicloroetene''' (CHCl=CHCl), entrambi i carboni sp² portano un atomo di cloro. Questo '''aumenta ulteriormente l’ingombro sterico''' attorno al doppio legame e rende la '''struttura ancora più “bloccata”'''. Inoltre, la presenza di due atomi voluminosi accentua la rigidità geometrica della molecola. Di conseguenza la rigidità e l'ingombro sterico crescono secondo questo ordine: '''''etene < cloroetene < 1,2-dicloroetene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 19 ==== ''[[File:3-clorocicloesene.png|senza_cornice|171x171px]]3-clorocicloesene'' * Legami σ: '''16''' (legami C-C, C-H e C-Cl); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C1 e C2). * Ibridazione degli atomi di carbonio e del cloro: '''C1'''→ sp²; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp³; '''C4''' → sp³; '''C5''' → sp³; '''C6''' → sp³; '''Cl →''' sp³ ---- ==== Soluzione esercizio 20 ==== * Il '''cloroetene''' possiede un doppio legame rigido e '''un solo atomo di cloro'''. La rigidità deriva dal legame π, mentre l’ingombro sterico rimane relativamente contenuto. * Nel '''brometene''' il comportamento è simile, ma '''il bromo è più grande del cloro'''. Questo aumenta l’ingombro sterico e rende la molecola più pesante e leggermente più rigida dal punto di vista conformazionale. * Nel '''1,2-dibromoetene''' entrambi i carboni del doppio legame portano un atomo di bromo. L’ingombro sterico diventa molto maggiore, perché '''due atomi voluminosi sono vicini nella zona rigida della molecola'''. Il doppio legame rimane completamente bloccato e la rigidità aumenta notevolmente. * Il '''cicloesene''' presenta invece '''un doppio legame inserito in un anello'''. In questo caso la rigidità non dipende solo dal legame π, ma anche dal <u>vincolo ciclico che limita i movimenti dell’intera struttura</u>. Per questo motivo il cicloesene è la molecola complessivamente più rigida tra quelle considerate. a) L’ordine di rigidità crescente è: '''''cloroetene < brometene < 1,2-dibromoetene < cicloesene.''''' b) L’ordine di ingombro sterico crescente è: '''''cloroetene < brometene < cicloesene < 1,2-dibromoetene.''''' Nel <u>'''1,2-dibromoetene''' l’ingombro è massimo</u> perché <u>i due atomi di bromo sono entrambi direttamente legati ai carboni sp² del doppio legame</u>, creando forte affollamento sterico. === Nomenclatura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 21 ==== cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) ---- ==== Soluzione esercizio 22 ==== 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 23 ==== 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) ---- ==== Soluzione esercizio 24 ==== 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 25 ==== 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 26 ==== 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 27 ==== 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 28 ==== 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 29 ==== 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) ---- ==== Soluzione esercizio 30 ==== trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 31 ==== 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 32 ==== 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) ---- ==== Soluzione esercizio 33 ==== 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) ---- ==== Soluzione esercizio 34 ==== 1-etil-2-isopropil-cicloesene ---- ==== Soluzione esercizio 35 ==== 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) ---- ==== Soluzione esercizio 36 ==== [[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] ==== Soluzione esercizio 37 ==== [[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] ==== Soluzione esercizio 38 ==== [[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] ==== Soluzione esercizio 39 ==== [[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] ==== Soluzione esercizio 40 ==== [[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche s5n9gk2esuc9zqje33c68bg4xfzl6f2 498417 498416 2026-05-24T16:30:41Z Angelicaarcadio 51001 /* Soluzione esercizio 38 */ 498417 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ---- ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ---- ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ---- ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ---- ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ---- ==== Esercizio 7 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₆H₁₂ che: * abbiano una sola ramificazione metilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 8 ==== ---- ==== Esercizio 9 ==== ---- ==== Esercizio 10 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₇H₁₄ che: * abbiano una sola ramificazione etilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 11 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) 1-butene b) 2-butene c) 2-metil-1,3-butadiene ---- ==== Esercizio 12 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ---- ==== Esercizio 13 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * 1-butene * 2-butene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ---- ==== Esercizio 14 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni, motivando ogni molecola: * etene * propene * 2-butene * butano ---- ===== Esercizio 15 ===== Quanti legami σ e π sono presenti nel 2-metil-2-butene? Come sono ibridati i suoi atomi di carbonio? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 16 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ---- ==== Esercizio 17 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ---- ==== Esercizio 18 ==== Confronta i seguenti alcheni: * etene * cloroetene * 1,2-dicloroetene Indica quale molecola presenta maggiore rigidità e maggiore ingombro sterico. ---- ==== Esercizio 19 ==== Quanti legami σ e π sono presenti nel 3-clorocicloesene? Come sono ibridati i suoi atomi? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 20 ==== Confronta e ordina secondo la rigidità e l'ingombro sterico crescenti i seguenti alcheni: * cloroetene * brometene * 1,2-dibromoetene * cicloesene Motiva dettagliatamente la risposta considerando: * presenza del doppio legame; * sostituenti alogeni; * struttura ciclica; * limitazioni conformazionali. == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ---- ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ---- ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ---- ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ---- ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ---- ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ---- ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ---- ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ---- ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ---- ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ---- ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ---- ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ---- ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ---- ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ---- ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ---- ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ---- ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ---- ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3'''→ terziario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ---- ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ---- ==== Soluzione esercizio 7 ==== Esistono '''tre''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-1-pentene.png|senza_cornice|206x206px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''2-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-1-pentene.png|senza_cornice|195x195px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:4-metil-1-pentene.png|senza_cornice|205x205px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''4-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 8 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 9 ==== ---- ==== Soluzione esercizio 10 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:3-etil-1-esene.png|senza_cornice|207x207px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH2CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario [[File:4-etil-1-esene.png|senza_cornice|224x224px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''4-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario === Ibridazione degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 11 ==== a) L' ''1-butene'' (CH2=CH–CH2–CH3) presenta due carboni ibridati '''sp²''', che sono quelli coinvolti nel doppio legame, cioè il '''C1''' e il '''C2'''. b) Il ''2-butene'' (CH3–CH=CH–CH3) presenta anche due carboni ibridati '''sp²''', sempre quelli coinvolti nel doppio legame, in questo caso il '''C2''' e il '''C3'''. c) Il ''2-metil-1,3-butadiene'' (CH2=C(CH3)2) presenta '''tutti e quattro i carboni della catena principale''' ibridati '''sp²''', poichè ognuno è coinvolto in uno dei due doppi legami del composto. ---- ==== Soluzione esercizio 12 ==== La rotazione attorno a un doppio legame non è possibile, perché il '''legame C=C''' è caratterizzato da due componenti: un legame sigma e un legame pi greco. Il '''legame sigma''' deriva dalla '''sovrapposizione frontale degli orbitali''' ed è '''stabile alla rotazione''', mentre il '''legame pi''' '''greco''' deriva dalla '''sovrapposizione laterale degli orbitali p''' '''non ibridi'''. Se si provasse a ruotare una delle due parti della molecola, <u>questa</u> <u>sovrapposizione laterale verrebbe distrutta</u> e il <u>legame pi</u> <u>greco si romperebbe</u>. Per questo motivo il doppio legame è rigido e blocca la rotazione. ---- ==== Soluzione esercizio 13 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="110"> File:1-Butene.svg|1-butene File:2-butene.png|2-butene </gallery>Se si confrontano 1-butene e 2-butene, si osserva che entrambi possiedono un doppio legame e quindi una certa rigidità intrinseca. Tuttavia, nell' '''1-butene''' il '''doppio legame''' è '''terminale''' e quindi <u>coinvolge meno gruppi alchilici</u>, mentre nel '''2-butene''' il '''doppio legame''' è '''interno''' e quindi <u>più sostituito</u>. Questo '''aumenta l’ingombro sterico attorno al doppio legame''' e rende la <u>struttura più “bloccata”</u>. Inoltre, i <u>gruppi metilici vicini al doppio legame nel 2-butene donano densità elettronica tramite '''iperconiugazione'''</u>, stabilizzando il legame π. Per questoi motivi il '''2-butene''' risulta '''più rigido''' rispetto all' 1-butene. ---- ==== Soluzione esercizio 14 ==== * '''Butano (CH3-CH2-CH2-CH3)''' ** solo legami singoli C–C ** rotazione libera attorno a tutti i legami sigma ** nessun vincolo strutturale ** '''è la molecola meno rigida''' * '''Etene (CH2=CH2)''' ** presenza di un doppio legame C=C ** atomi di carbonio sp² triangolari planari ** legame π impedisce la rotazione ** rigidità elevata nella zona del doppio legame * '''Propene (CH2=CH–CH3)''' ** un doppio legame C=C (rigido) ** una parte della molecola è flessibile (CH3) ** lieve aumento dell’ingombro rispetto all’etene ** rigidità simile all’etene, ma leggermente inferiore * '''2-butene (CH3–CH=CH–CH3)''' ** doppio legame interno ** entrambi i carboni sp² sostituiti ** forte ingombro sterico ** massima limitazione dei movimenti locali ** '''molecola più rigida del gruppo''' Ordine di rigidità crescente finale: '''''butano < propene < etene < 2-butene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 15 ==== [[File:2-metil-but-2-ene.png|senza_cornice|188x188px]]''2-metil-2-butene'' * Legami σ: '''13''' (legami C-C e C-H); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C2 e C3); * Ibridazione degli atomi di carbonio: '''C1'''→ sp³; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp²; '''C4''' → sp³; '''C del metile''' → sp³ ---- ==== Soluzione esecizio 16 ==== Il '''cicloesene''' è '''estremamente rigido''' perché il <u>doppio legame è inserito in un anello</u>, quindi oltre al vincolo del legame π si aggiunge anche il '''vincolo geometrico''' della struttura ciclica. L’'''etene''' è invece '''rigido solo localmente''', perché <u>non ha altri vincoli strutturali</u> oltre al doppio legame. L' '''1,3-butadiene''' è '''parzialmente rigido''' perché presenta '''coniugazione tra doppi legami''', che riduce la libertà di rotazione ma <u>non la elimina completamente</u>. Tra i tre, quindi, il '''cicloesene''' è quello con '''rigidità complessiva maggiore'''. ---- ==== Soluzione esercizio 17 ==== In una molecola del tipo '''R–CH=CH–R’''' la rotazione attorno al doppio legame non è possibile, perché richiederebbe la '''rottura del legame pi greco'''. Questo avviene poiché <u>il legame π deriva dalla sovrapposizione laterale degli orbitali p</u>, che <u>può esistere solo se questi orbitali restano paralleli</u>. Se si tenta di ruotare la molecola, questa sovrapposizione viene distrutta e '''il sistema perde stabilità energetica'''. Per questo motivo il doppio legame funziona come un '''vincolo rigido''' che impedisce la rotazione e <u>può dare origine a isomeria geometrica E/Z</u>. La rotazione forzata porterebbe a una '''configurazione instabile ad alta energia''', in cui il legame π è praticamente rotto. ---- ==== Soluzione esercizio 18 ==== * L’'''etene''' è la molecola più semplice, contiene un doppio legame tra due carboni sp² e '''non presenta sostituenti ingombranti'''. La rigidità è dovuta esclusivamente al legame π, che impedisce la rotazione attorno al doppio legame. * Nel '''cloroetene''' (CH₂=CHCl), il doppio legame continua a bloccare la rotazione, ma la presenza dell’'''atomo di cloro''' introduce '''maggiore ingombro sterico e maggiore polarità''' rispetto all’etene. La molecola risulta quindi leggermente più rigida e meno simmetrica. * Nell' '''1,2-dicloroetene''' (CHCl=CHCl), entrambi i carboni sp² portano un atomo di cloro. Questo '''aumenta ulteriormente l’ingombro sterico''' attorno al doppio legame e rende la '''struttura ancora più “bloccata”'''. Inoltre, la presenza di due atomi voluminosi accentua la rigidità geometrica della molecola. Di conseguenza la rigidità e l'ingombro sterico crescono secondo questo ordine: '''''etene < cloroetene < 1,2-dicloroetene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 19 ==== ''[[File:3-clorocicloesene.png|senza_cornice|171x171px]]3-clorocicloesene'' * Legami σ: '''16''' (legami C-C, C-H e C-Cl); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C1 e C2). * Ibridazione degli atomi di carbonio e del cloro: '''C1'''→ sp²; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp³; '''C4''' → sp³; '''C5''' → sp³; '''C6''' → sp³; '''Cl →''' sp³ ---- ==== Soluzione esercizio 20 ==== * Il '''cloroetene''' possiede un doppio legame rigido e '''un solo atomo di cloro'''. La rigidità deriva dal legame π, mentre l’ingombro sterico rimane relativamente contenuto. * Nel '''brometene''' il comportamento è simile, ma '''il bromo è più grande del cloro'''. Questo aumenta l’ingombro sterico e rende la molecola più pesante e leggermente più rigida dal punto di vista conformazionale. * Nel '''1,2-dibromoetene''' entrambi i carboni del doppio legame portano un atomo di bromo. L’ingombro sterico diventa molto maggiore, perché '''due atomi voluminosi sono vicini nella zona rigida della molecola'''. Il doppio legame rimane completamente bloccato e la rigidità aumenta notevolmente. * Il '''cicloesene''' presenta invece '''un doppio legame inserito in un anello'''. In questo caso la rigidità non dipende solo dal legame π, ma anche dal <u>vincolo ciclico che limita i movimenti dell’intera struttura</u>. Per questo motivo il cicloesene è la molecola complessivamente più rigida tra quelle considerate. a) L’ordine di rigidità crescente è: '''''cloroetene < brometene < 1,2-dibromoetene < cicloesene.''''' b) L’ordine di ingombro sterico crescente è: '''''cloroetene < brometene < cicloesene < 1,2-dibromoetene.''''' Nel <u>'''1,2-dibromoetene''' l’ingombro è massimo</u> perché <u>i due atomi di bromo sono entrambi direttamente legati ai carboni sp² del doppio legame</u>, creando forte affollamento sterico. === Nomenclatura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 21 ==== cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) ---- ==== Soluzione esercizio 22 ==== 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 23 ==== 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) ---- ==== Soluzione esercizio 24 ==== 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 25 ==== 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 26 ==== 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 27 ==== 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 28 ==== 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 29 ==== 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) ---- ==== Soluzione esercizio 30 ==== trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 31 ==== 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 32 ==== 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) ---- ==== Soluzione esercizio 33 ==== 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) ---- ==== Soluzione esercizio 34 ==== 1-etil-2-isopropil-cicloesene ---- ==== Soluzione esercizio 35 ==== 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) ---- ==== Soluzione esercizio 36 ==== [[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] ==== Soluzione esercizio 37 ==== [[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] ==== Soluzione esercizio 38 ==== [[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] ==== Soluzione esercizio 39 ==== [[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] ==== Soluzione esercizio 40 ==== [[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 1kihe5hk0965zbwetxveoavlxopmkq8 498419 498417 2026-05-24T16:56:52Z Angelicaarcadio 51001 /* Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione */ 498419 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi su alcheni: struttura e ibridazione == === Struttura degli alcheni === ==== Esercizio 1 ==== Sebbene ci sia solo un alchene con la formula C₂H₄ (etene) e uno solo con la formula C₃H6 (propene), esistono diversi alcheni con la formula C₄H₈ (butene). Disegna tutte le possibili strutture lineari per alcheni con la formula C₄H₈, compresi tutti i possibili strutturali e stereoisomeri. ---- ==== Esercizio 2 ==== Un alchene ha formula molecolare C₅H₁₀. * Disegna tutte le sue possibili strutture lineari; * Per ciascuna di esse indica il nome IUPAC corretto; * Specifica in quale posizione si trova il doppio legame in ogni struttura. ---- ==== Esercizio 3 ==== Un alchene contiene 6 atomi di carbonio e il doppio legame tra il carbonio 2 e il carbonio 3. * Scrivi tutte le possibili strutture ramificate compatibili con queste informazioni; * Assegna il nome IUPAC corretto a ciascuna. ---- ==== Esercizio 4 ==== Disegna la struttura di Lewis (indicando anche la formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₅H₁₀ che: * abbiano una sola ramificazione; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascuno indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 5 ==== Considera il composto seguente: CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * Individua la catena principale; * Numera correttamente gli atomi di carbonio; * Scrivi il nome IUPAC; * Indica quanti legami σ e π sono presenti nella molecola. ---- ==== Esercizio 6 ==== Considera i seguenti composti: a) 2-metilciclopentene''';''' b) 2-metil-''cis''-3-pentene; c) trans-1-butene. Per ognuno di essi: * spiega perchè non è corretto il nome IUPAC indicato; * correggilo; * disegna la sua struttura lineare corretta. ---- ==== Esercizio 7 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₆H₁₂ che: * abbiano una sola ramificazione metilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. ---- ==== Esercizio 8 ==== Disegna due cicloalcheni che abbiano gli stessi sostituenti ma in posizioni diverse, poi nominali. ---- ==== Esercizio 9 ==== Una molecola ha formula C₄H₆, è un cicloalchene e contiene due atomi di bromo. Disegna tutte le possibili varianti della molecola e dai un nome a ciascuna. ---- ==== Esercizio 10 ==== Disegna la struttura di Lewis (con formula condensata) di tutti gli alcheni con formula molecolare C₇H₁₄ che: * abbiano una sola ramificazione etilica; * possiedano un doppio legame terminale. Per ciascun composto indica il numero totale di atomi di carbonio primari, secondari e terziari. === Ibridazione degli alcheni === ==== Esercizio 11 ==== Per ciascun composto, indica quali carboni sono ibridati sp²: a) 1-butene b) 2-butene c) 2-metil-1,3-butadiene ---- ==== Esercizio 12 ==== Spiega perché nei doppi legami non esiste rotazione libera e fai un esempio di alchene in cui evidenzi gli orbitali ibridi che ne conferiscono la rigidità. ---- ==== Esercizio 13 ==== Disegna le strutture lineari dei seguenti alcheni e confrontali: * 1-butene * 2-butene Quale tra i due ha maggiore rigidità conformazionale? Perché? ---- ==== Esercizio 14 ==== Ordina per rigidità crescente i seguenti alcheni, motivando ogni molecola: * etene * propene * 2-butene * butano ---- ===== Esercizio 15 ===== Quanti legami σ e π sono presenti nel 2-metil-2-butene? Come sono ibridati i suoi atomi di carbonio? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 16 ==== Confronta i seguenti composti: * cicloesene * etene * 1,3-butadiene In quale caso la rigidità è massima e perché? ---- ==== Esercizio 17 ==== Un alchene ha struttura generale R-CH=CH-R’, dove R e R’ sono gruppi sostituenti voluminosi. Sulla base di queste informazioni, rispondi alle seguenti domande: * perché la rotazione è impedita? * cosa succede se si tenta di ruotare il doppio legame? * che tipo di tensione strutturale si genera? ---- ==== Esercizio 18 ==== Confronta i seguenti alcheni: * etene * cloroetene * 1,2-dicloroetene Indica quale molecola presenta maggiore rigidità e maggiore ingombro sterico. ---- ==== Esercizio 19 ==== Quanti legami σ e π sono presenti nel 3-clorocicloesene? Come sono ibridati i suoi atomi? Disegna la sua struttura lineare. ---- ==== Esercizio 20 ==== Confronta e ordina secondo la rigidità e l'ingombro sterico crescenti i seguenti alcheni: * cloroetene * brometene * 1,2-dibromoetene * cicloesene Motiva dettagliatamente la risposta considerando: * presenza del doppio legame; * sostituenti alogeni; * struttura ciclica; * limitazioni conformazionali. == Esercizi sulla nomenclatura degli alcheni == === Dalla formula al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni, avendo la loro formula razionale (ricorda che le parentesi indicano la presenza di una ramificazione!):'' ==== Esercizio 21 ==== Cl-CH=CH-Cl ---- ==== Esercizio 22 ==== CH₃–CH₂–C(CH₃)=CH–CH₂–CH₃ ---- ==== Esercizio 23 ==== CH₃–C(CH₃)=CH–CH₃ ---- ==== Esercizio 24 ==== CH₂=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH(CH₃)–CH₃ ---- ==== Esercizio 25 ==== CH₃–CH=CH–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ === Dal disegno al nome === ''Assegna un nome ai seguenti alcheni e cicloalcheni, avendo la loro struttura lineare:'' ==== Esercizio 26 ==== [[File:Dialchene.png|centro|senza_cornice|251x251px]] ---- ==== Esercizio 27 ==== [[File:Alchene iupac.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ---- ==== Esercizio 28 ==== [[File:Alchene con fluoro.png|centro|senza_cornice|230x230px]] ---- ==== Esercizio 29 ==== [[File:Alchene scheletro.png|centro|senza_cornice|253x253px]] ---- ==== Esercizio 30 ==== [[File:Alchene con iodio.png|centro|senza_cornice|237x237px]] ---- ==== Esercizio 31 ==== [[File:Alchene.png|centro|senza_cornice|172x172px]] ---- ==== Esercizio 32 ==== [[File:Ciclopropilalchene.png|centro|senza_cornice|232x232px]] ---- ==== Esercizio 33 ==== [[File:Cicloesene.png|centro|senza_cornice|144x144px]] ---- ==== Esercizio 34 ==== [[File:Cicloesene con altro ciclo.png|centro|senza_cornice|176x176px]] ---- ==== Esercizio 35 ==== [[File:Cicloottene.png|centro|senza_cornice|205x205px]] === Dal nome al disegno === ''Disegna la struttura lineare dei seguenti alcheni, partendo dal loro nome secondo la nomenclatura IUPAC:'' ==== Esercizio 36 ==== 2,3-dimetil-2-pentene ---- ==== Esercizio 37 ==== (E)-3,5-dimetil-2-esene ---- ==== Esercizio 38 ==== 3,3,3-tricloropropene ---- ==== Esercizio 39 ==== 3-ciclopentil-1-pentene ---- ==== Esercizio 40 ==== 3-etenil-1,3,4,6-ettatetraene == Esercizi sulla isomeria degli alcheni e stabilità == '''41 - Il but-2-ene può esistere come due isomeri. Quali sono?''' '''42 - Nel cis-2-butene, i gruppi CH₃ sono:''' a) opposti b) dallo stesso lato '''43 - Disegna tutti gli isomeri geometrici possibili del 2-pentene e assegna il nome corretto a ciascuno.''' '''44''' '''- Completa:''' Un doppio legame può dare isomeria geometrica solo se ciascun carbonio del doppio legame è legato a ____________________. Poi verifica la regola sui seguenti composti: a) CH₂=CH₂ b) CH₃CH=CHCl c) CH₂=CBrCl '''45 -''' Osserva il composto CH₃CH=CHCH₂CH₃ e disegna: * l’isomero cis * l’isomero trans '''46 - Disegna tutte le configurazioni geometriche possibili di:''' CH₃CH=CHBr 1-bormo-1-propene '''47 - Indica se esiste isomeria geometrica e indica eventuali isomeri:''' CH₃–CH=CH–CH₃ '''48 - Quale è più stabile?''' a) cis-2-butene b) trans-2-butene '''49 - Perché l’isomero cis è meno stabile?''' '''50 - Quale è più stabile?''' a) 1-butene b) 2-butene '''51 - Ordina per stabilità crescente: etene, propene, 2-butene''' '''52 - Perché più sostituenti aumentano la stabilità?''' '''53 - Osserva il seguente alchene:''' (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ 2,3-dimetilbut-2-ene. Rispondi: * può avere isomeria geometrica? * quanti sostituenti alchilici possiede? * è relativamente stabile o instabile? * quale fattore ne aumenta la stabilità? '''54 - Tra cis-2-butene e trans-2-butene, quale ha ΔH di idrogenazione maggiore?''' '''55 - Indica se le seguenti coppie rappresentano la stessa molecola oppure isomeri geometrici:''' a) due configurazioni del 1,2-dicloroetano b) cis-1,2-dicloroetene e trans-1,2-dicloroetene '''56 - Ordina i seguenti alcheni dal meno stabile al più stabile:''' * etene * propene * 2-metilpropene * 2,3-dimetil-2-butene '''57 - Considera i seguenti alcheni, ordinali dal meno stabile al più stabile:''' * cis-2-butene * trans-2-butene * 2-metilpropene '''58 - Per ciascun composto indica: se può esistere come isomero geometrico, quanti isomeri geometrici possiede, il nome degli eventuali isomeri''' a) CH₃CH=CHCH₃ b) CH₂=CHCH₃ c) CH₃CH=C(CH₃)₂ d) CHBr=CHCl e) CH₃CH=CHCl '''59 - Disegna tutte le possibili forme geometriche del composto:''' CH₃CH=CHCl e assegna correttamente i nomi cis/trans. '''60 - Per ciascuna coppia indica se rappresenta: la stessa molecola, isomeri geometrici, isomeri strutturali''' a) CH₃CH=CHCH₃ e CH₃CH=CHCH₃ (ruotato) b) cis-2-butene e trans-2-butene c) CH₂=CHCH₂CH₃ e CH₃CH=CHCH₃ == 6 - Esercizi sulle reazioni di addizione elettrofila e regola di Markovnikov == '''61 -''' Scrivi il prodotto principale della reazione tra propene e HBr. Indica anche quale carbonio riceve H e quale riceve Br secondo la regola di Markovnikov. '''62 -''' Disegna il prodotto dell’addizione elettrofila di HCl al but-2-ene e indica se si forma un solo prodotto o una miscela di isomeri. '''63 -''' Il 2-metilpropene reagisce con HBr. Scrivi: a) il carbocatione intermedio b) il prodotto finale '''64 -''' Completa la seguente reazione seguendo la regola di Markovnikov: CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → ? '''65 -''' Tra etene, propene e 2-metilpropene, quale reagisce più velocemente con HBr? Ordinali in velocità crescente e spiega il motivo. '''66 -''' Disegna il meccanismo completo dell’addizione di HBr al propene, mostrando: a) attacco elettrofilo b) formazione del carbocatione c) attacco nucleofilo. '''67 -''' Determina il prodotto principale della reazione tra 1-metilcicloesene e HCl. '''68 -''' Un alchene A reagisce con HBr producendo esclusivamente 2-bromobutano. Qual è la struttura più probabile dell’alchene A? '''69 -''' Scrivi la legge cinetica dell’addizione elettrofila degli alcheni con HX e determina l’ordine totale della reazione. '''70 -''' Confronta la velocità delle reazioni seguenti e spiega usando la stabilità dei carbocationi: a) etene + HBr b) propene + HBr c) 2-metilpropene + HBr '''71 -''' Disegna tutti i possibili prodotti dell’addizione di HBr al but-1-ene e indica quale sarà il principale. '''72 -''' '''L’alchene CH3-CH=CH-CH2-CH3 reagisce con HCl.''' a) Scrivi i possibili prodotti b) individua il prodotto principale c) spiega la regioselettività. '''73 -''' Spiega perché HF reagisce molto più lentamente degli altri acidi alogenidrici nelle addizioni elettrofile agli alcheni. '''74 -''' '''Disegna il diagramma energetico qualitativo dell’addizione elettrofila di HBr a un alchene indicando:''' a) stati di transizione b) carbocatione intermedio c) stadio determinante della velocità. '''75 -''' '''Il propene reagisce con HI.''' a) Scrivi il prodotto principale b) indica il carbocatione formato c) spiega perché la reazione è regiospecifica. '''76 -''' '''Prevedi il prodotto della reazione:''' (CH3)2C=CH2 + HCl → ? '''Indica anche il nome IUPAC del prodotto.''' '''77 -''' Un alchene sconosciuto reagisce con HBr formando principalmente un bromuro terziario. Quale caratteristica strutturale deve avere l’alchene di partenza? '''78 -''' Disegna il meccanismo dell’addizione di HCl al 2-metilpropene e spiega perché si forma preferenzialmente un carbocatione terziario. '''79 -''' Per ciascuna delle seguenti reazioni indica se la reazione è non regioselettiva, regioselettiva, regiospecifica: # etene + HBr # propene + HBr # but-2-ene + HCl. '''80 -''' '''Un chimico confronta le seguenti reazioni:''' I) CH2=CH2 + HBr II) CH3-CH=CH2 + HBr III) (CH3)2C=CH2 + HBr a) Ordina le reazioni secondo velocità crescente b) indica il carbocatione formato in ogni caso c) spiega quale fattore controlla principalmente la velocità. == Soluzioni agli esercizi == === Struttura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 1 ==== Ci sono '''tre possibili isomeri strutturali'''. In particolare, il '''2-butene''' può esistere come '''due stereoisomeri''' differenti.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:Isomero strutturale butene.png|isomero strutturale File:Isomero 2 strutturale butene.png|isomero strutturale (e '''stereoisomero''' 2-butene) File:Stereoisomero 2-butene.png|'''stereoisomero''' 2-butene File:Isomero 3 strutturale butene.png|isomero strutturale </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 2 ==== Le strutture lineari possibili del pentene sono '''tre''', considerando che il '''2-pentene''' si può presentare come '''due stereoisomeri''' diversi.<gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:1-pentene.svg|1-pentene File:2-pentene.png|2-pentene File:Cis-2-pentene.svg|cis-2-pentene File:Trans-2-pentene.svg|trans-2-pentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 3 ==== <gallery mode="nolines" widths="155" heights="110"> File:4-metil-2-pentene.png|4-metil-2-pentene File:3-metil-2-pentene.png|3-metil-2-pentene File:2-metil-2-pentene.png|2-metil-2-pentene File:2,3-dimetil-2-butene.png|2,3-dimetil-2-butene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 4 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|225x225px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''''2-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-but-1-ene.png|senza_cornice|208x208px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''''3-metil-1-butene''''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3'''→ terziario; '''C4''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 5 ==== CH3-CH2-C(CH3)=CH-CH3 * '''Catena principale:''' 5 atomi di carbonio (con un doppio legame) → '''pentene''' * '''Numerazione corretta:''' si numera dal carbonio terminale a '''destra''' per dare il numero minore al doppio legame (2). * '''Nome IUPAC:''' ''3-metil-2-pentene'' * '''Legami presenti:''' legame π → '''uno''' sul C2; legami σ → '''17''' ---- ==== Soluzione esercizio 6 ==== '''a)''' Nella nomenclatura dei cicloalcheni, il '''doppio legame''' deve sempre occupare le posizioni '''1 e 2'''. In questo caso, <u>il nome 2-metil-ciclopentene non specifica la posizione del doppio legame</u>, assumendo erroneamente che il metile sia sul C2 senza definire il C1. [[File:1-metil-ciclopentene.png|senza_cornice|149x149px]]Nome IUPAC corretto: '''1-metilciclopentene''' b) Per la regola di priorità in nomenclatura, la '''numerazione''' deve partire '''dall'estremità più vicina al doppio legame''' per dargli il '''numero più basso possibile'''. Inoltre, l''''isomeria''' deve essere sempre indicata '''all'inizio del nome''' della molecola. In questo caso, <u>il nome 2-metil-cis-3-pentene implica sia una numerazione errata sia il ''cis'' nel posto sbagliato</u>. [[File:Cis-4-metil-2-pentene.png|senza_cornice|161x161px]]Nome IUPAC corretto: '''cis-4-metil-2-pentene''' c) L'isomeria geometrica '''''cis-trans''''' richiede che '''ciascun carbonio del doppio legame''' '''sia''' '''legato a''' '''due gruppi diversi'''. In questo caso, <u>il nome trans-1-butene indica che l'atomo di carbonio è legato a due atomi di idrogeno identici</u>. [[File:Trans-but-2-ene.png|senza_cornice|178x178px]]Nome IUPAC corretto: '''trans-2-butene''' ---- ==== Soluzione esercizio 7 ==== Esistono '''tre''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:2-metil-1-pentene.png|senza_cornice|206x206px]] * Formula condensata: CH2=C(CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''2-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → terziario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:3-metil-1-pentene.png|senza_cornice|195x195px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario [[File:4-metil-1-pentene.png|senza_cornice|205x205px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH3)-CH3 * Nome IUPAC: '''4-metil-1-pentene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → primario; '''C del metile''' → primario ---- ==== Soluzione esercizio 8 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="120"> File:3,4-dimetil-1-ciclopentene.png|3,4-dimetil-1-ciclopentene File:1,3-dimetil-1-ciclopentene.png|1,3-dimetil-1-ciclopentene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 9 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="120"> File:1,2-dibromo-1-ciclobutene.png|1,2-dibromo-1-ciclobutene File:1,3-dibromo-1-ciclobutene.png|1,3-dibromo-1-ciclobutene File:2,3-dibromo-1-ciclobutene.png|2,3-dibromo-1-ciclobutene File:3,3-dibromo-1-ciclobutene.png|3,3-dibromo-1-ciclobutene </gallery> ---- ==== Soluzione esercizio 10 ==== Esistono '''due''' possibili alcheni che soddisfano queste condizioni: [[File:3-etil-1-esene.png|senza_cornice|207x207px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH(CH2CH3)-CH2-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''3-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → terziario; '''C4''' → secondario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario [[File:4-etil-1-esene.png|senza_cornice|224x224px]] * Formula condensata: CH2=CH-CH2-CH(CH2CH3)-CH2-CH3 * Nome IUPAC: '''4-etil-1-esene''' * Classificazione dei carboni: '''C1''' → primario; '''C2''' → secondario; '''C3''' → secondario; '''C4''' → terziario; '''C5''' → secondario; '''C6''' → primario; '''C1''' '''dell'etile''' → primario; '''C2''' '''dell'etile''' → secondario === Ibridazione degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 11 ==== a) L' ''1-butene'' (CH2=CH–CH2–CH3) presenta due carboni ibridati '''sp²''', che sono quelli coinvolti nel doppio legame, cioè il '''C1''' e il '''C2'''. b) Il ''2-butene'' (CH3–CH=CH–CH3) presenta anche due carboni ibridati '''sp²''', sempre quelli coinvolti nel doppio legame, in questo caso il '''C2''' e il '''C3'''. c) Il ''2-metil-1,3-butadiene'' (CH2=C(CH3)2) presenta '''tutti e quattro i carboni della catena principale''' ibridati '''sp²''', poichè ognuno è coinvolto in uno dei due doppi legami del composto. ---- ==== Soluzione esercizio 12 ==== La rotazione attorno a un doppio legame non è possibile, perché il '''legame C=C''' è caratterizzato da due componenti: un legame sigma e un legame pi greco. Il '''legame sigma''' deriva dalla '''sovrapposizione frontale degli orbitali''' ed è '''stabile alla rotazione''', mentre il '''legame pi''' '''greco''' deriva dalla '''sovrapposizione laterale degli orbitali p''' '''non ibridi'''. Se si provasse a ruotare una delle due parti della molecola, <u>questa</u> <u>sovrapposizione laterale verrebbe distrutta</u> e il <u>legame pi</u> <u>greco si romperebbe</u>. Per questo motivo il doppio legame è rigido e blocca la rotazione. ---- ==== Soluzione esercizio 13 ==== <gallery mode="nolines" widths="180" heights="110"> File:1-Butene.svg|1-butene File:2-butene.png|2-butene </gallery>Se si confrontano 1-butene e 2-butene, si osserva che entrambi possiedono un doppio legame e quindi una certa rigidità intrinseca. Tuttavia, nell' '''1-butene''' il '''doppio legame''' è '''terminale''' e quindi <u>coinvolge meno gruppi alchilici</u>, mentre nel '''2-butene''' il '''doppio legame''' è '''interno''' e quindi <u>più sostituito</u>. Questo '''aumenta l’ingombro sterico attorno al doppio legame''' e rende la <u>struttura più “bloccata”</u>. Inoltre, i <u>gruppi metilici vicini al doppio legame nel 2-butene donano densità elettronica tramite '''iperconiugazione'''</u>, stabilizzando il legame π. Per questoi motivi il '''2-butene''' risulta '''più rigido''' rispetto all' 1-butene. ---- ==== Soluzione esercizio 14 ==== * '''Butano (CH3-CH2-CH2-CH3)''' ** solo legami singoli C–C ** rotazione libera attorno a tutti i legami sigma ** nessun vincolo strutturale ** '''è la molecola meno rigida''' * '''Etene (CH2=CH2)''' ** presenza di un doppio legame C=C ** atomi di carbonio sp² triangolari planari ** legame π impedisce la rotazione ** rigidità elevata nella zona del doppio legame * '''Propene (CH2=CH–CH3)''' ** un doppio legame C=C (rigido) ** una parte della molecola è flessibile (CH3) ** lieve aumento dell’ingombro rispetto all’etene ** rigidità simile all’etene, ma leggermente inferiore * '''2-butene (CH3–CH=CH–CH3)''' ** doppio legame interno ** entrambi i carboni sp² sostituiti ** forte ingombro sterico ** massima limitazione dei movimenti locali ** '''molecola più rigida del gruppo''' Ordine di rigidità crescente finale: '''''butano < propene < etene < 2-butene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 15 ==== [[File:2-metil-but-2-ene.png|senza_cornice|188x188px]]''2-metil-2-butene'' * Legami σ: '''13''' (legami C-C e C-H); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C2 e C3); * Ibridazione degli atomi di carbonio: '''C1'''→ sp³; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp²; '''C4''' → sp³; '''C del metile''' → sp³ ---- ==== Soluzione esecizio 16 ==== Il '''cicloesene''' è '''estremamente rigido''' perché il <u>doppio legame è inserito in un anello</u>, quindi oltre al vincolo del legame π si aggiunge anche il '''vincolo geometrico''' della struttura ciclica. L’'''etene''' è invece '''rigido solo localmente''', perché <u>non ha altri vincoli strutturali</u> oltre al doppio legame. L' '''1,3-butadiene''' è '''parzialmente rigido''' perché presenta '''coniugazione tra doppi legami''', che riduce la libertà di rotazione ma <u>non la elimina completamente</u>. Tra i tre, quindi, il '''cicloesene''' è quello con '''rigidità complessiva maggiore'''. ---- ==== Soluzione esercizio 17 ==== In una molecola del tipo '''R–CH=CH–R’''' la rotazione attorno al doppio legame non è possibile, perché richiederebbe la '''rottura del legame pi greco'''. Questo avviene poiché <u>il legame π deriva dalla sovrapposizione laterale degli orbitali p</u>, che <u>può esistere solo se questi orbitali restano paralleli</u>. Se si tenta di ruotare la molecola, questa sovrapposizione viene distrutta e '''il sistema perde stabilità energetica'''. Per questo motivo il doppio legame funziona come un '''vincolo rigido''' che impedisce la rotazione e <u>può dare origine a isomeria geometrica E/Z</u>. La rotazione forzata porterebbe a una '''configurazione instabile ad alta energia''', in cui il legame π è praticamente rotto. ---- ==== Soluzione esercizio 18 ==== * L’'''etene''' è la molecola più semplice, contiene un doppio legame tra due carboni sp² e '''non presenta sostituenti ingombranti'''. La rigidità è dovuta esclusivamente al legame π, che impedisce la rotazione attorno al doppio legame. * Nel '''cloroetene''' (CH₂=CHCl), il doppio legame continua a bloccare la rotazione, ma la presenza dell’'''atomo di cloro''' introduce '''maggiore ingombro sterico e maggiore polarità''' rispetto all’etene. La molecola risulta quindi leggermente più rigida e meno simmetrica. * Nell' '''1,2-dicloroetene''' (CHCl=CHCl), entrambi i carboni sp² portano un atomo di cloro. Questo '''aumenta ulteriormente l’ingombro sterico''' attorno al doppio legame e rende la '''struttura ancora più “bloccata”'''. Inoltre, la presenza di due atomi voluminosi accentua la rigidità geometrica della molecola. Di conseguenza la rigidità e l'ingombro sterico crescono secondo questo ordine: '''''etene < cloroetene < 1,2-dicloroetene''''' ---- ==== Soluzione esercizio 19 ==== ''[[File:3-clorocicloesene.png|senza_cornice|171x171px]]3-clorocicloesene'' * Legami σ: '''16''' (legami C-C, C-H e C-Cl); * Legami π: '''1''' (il doppio legame tra C1 e C2). * Ibridazione degli atomi di carbonio e del cloro: '''C1'''→ sp²; '''C2''' → sp²; '''C3''' → sp³; '''C4''' → sp³; '''C5''' → sp³; '''C6''' → sp³; '''Cl →''' sp³ ---- ==== Soluzione esercizio 20 ==== * Il '''cloroetene''' possiede un doppio legame rigido e '''un solo atomo di cloro'''. La rigidità deriva dal legame π, mentre l’ingombro sterico rimane relativamente contenuto. * Nel '''brometene''' il comportamento è simile, ma '''il bromo è più grande del cloro'''. Questo aumenta l’ingombro sterico e rende la molecola più pesante e leggermente più rigida dal punto di vista conformazionale. * Nel '''1,2-dibromoetene''' entrambi i carboni del doppio legame portano un atomo di bromo. L’ingombro sterico diventa molto maggiore, perché '''due atomi voluminosi sono vicini nella zona rigida della molecola'''. Il doppio legame rimane completamente bloccato e la rigidità aumenta notevolmente. * Il '''cicloesene''' presenta invece '''un doppio legame inserito in un anello'''. In questo caso la rigidità non dipende solo dal legame π, ma anche dal <u>vincolo ciclico che limita i movimenti dell’intera struttura</u>. Per questo motivo il cicloesene è la molecola complessivamente più rigida tra quelle considerate. a) L’ordine di rigidità crescente è: '''''cloroetene < brometene < 1,2-dibromoetene < cicloesene.''''' b) L’ordine di ingombro sterico crescente è: '''''cloroetene < brometene < cicloesene < 1,2-dibromoetene.''''' Nel <u>'''1,2-dibromoetene''' l’ingombro è massimo</u> perché <u>i due atomi di bromo sono entrambi direttamente legati ai carboni sp² del doppio legame</u>, creando forte affollamento sterico. === Nomenclatura degli alcheni === ==== Soluzione esercizio 21 ==== cis-1,2-dicloroetene (o (Z)-1,2-dicloroetene) ---- ==== Soluzione esercizio 22 ==== 3-metiles-3-ene (o 3-metil-3-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 23 ==== 2-metilbut-2-ene (o 2-metil-2-butene) ---- ==== Soluzione esercizio 24 ==== 3,5-dimetiles-1-ene (o 3,5-dimetil-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 25 ==== 4-metiles-2-ene (o 4-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 26 ==== 4-etil-5-metiletta-2,4-diene (o 4-etil-5-metil-2,4-ettadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 27 ==== 2-bromo-8-cloro-5-etilnona-2,5-diene (o 2-bromo-8-cloro-5-etil-2,5-nonadiene) ---- ==== Soluzione esercizio 28 ==== 5,5-difluoro-2-metiles-2-ene (o 5,5-difluoro-2-metil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 29 ==== 1-cloro-ett-3-ene (o 1-cloro-3-ettene) ---- ==== Soluzione esercizio 30 ==== trans-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-es-2-ene (o (E)-4,5-dimetil-6-iodio-3-secbutil-2-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 31 ==== 3-prop-2-en-1-ilcicloes-1-ene (o 3-allilciclo-1-esene) ---- ==== Soluzione esercizio 32 ==== 1-ciclopropil-4-metilpent-2-ene (o 1-ciclopropil-4-metil-2-pentene) ---- ==== Soluzione esercizio 33 ==== 3-etil-2-metil-cicloes-1-ene (o 3-etil-2-metil-1-cicloesene) ---- ==== Soluzione esercizio 34 ==== 1-etil-2-isopropil-cicloesene ---- ==== Soluzione esercizio 35 ==== 5,5-dicloro-2-vinil-cicloottatri-1,3,6-ene (o 5,5-dicloro-2-vinil-1,3,6-cicloottatriene) ---- ==== Soluzione esercizio 36 ==== [[File:Alchene di.png|sinistra|senza_cornice|195x195px]] ==== Soluzione esercizio 37 ==== [[File:(E)-3,5-dimetil-2-esene.png|sinistra|senza_cornice|214x214px]] ==== Soluzione esercizio 38 ==== [[File:Tricloropropene.png|sinistra|senza_cornice|182x182px]] ==== Soluzione esercizio 39 ==== [[File:3-ciclopentil-1-pentene.png|sinistra|senza_cornice|152x152px]] ==== Soluzione esercizio 40 ==== [[File:Alchene con etenile.png|sinistra|senza_cornice|250x250px]] === Soluzioni isomeria degli alcheni e stabilità === '''41 -''' cis-but-2-ene, trans-but-2-ene '''42 -''' b) dallo stesso lato [[File:Alchene 2-butene.png|103x103px]] '''43 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''44 -''' 'due gruppi diversi' a) H2C = CH2 Nessuna isomeria geometrica. b) CH3-CH = CH-Cl Isomeria geometrica possibile. c) H2C = C(Br)Cl Nessuna isomeria geometrica. '''45 -''' cis-2-pentene [[File:Alchene cis-2-pentene.png|114x114px]] trans-2-pentene [[File:Alchene trans-2-pentene.png|119x119px]] '''46 -''' cis-1-bromo-1-propene [[File:Cis-1-bromo-1-propene.png|116x116px]] trans-1-bromo-1-propene [[File:Trans-1-bromo-1-propene.png|122x122px]] '''47 -''' Sì. cis-2-butene, trans-2-butene '''48 -''' trans-2-butene (minore tensione sterica) '''49 -''' L’isomero cis è meno stabile perché i gruppi ingombranti sono dallo stesso lato del doppio legame e si respingono, causando tensione sterica. '''50 -''' 2-butene (più sostituito e più stabile) '''51 -''' etene < propene < 2-butene '''52 -''' iperconiugazione e maggiore numero di legami sp²–sp³ '''53 -''' No isomeria geometrica, 4 sostituenti alchilici, molto stabile perchè è presente forte iperconiugazione e presenta molti sostituenti alchilici. [[File:2,3-dimetilbut-2-ene.png|101x101px]]      '''54 -''' cis-2-butene ha ΔH di idrogenazione maggiore '''55 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici '''56 -''' etene < propene < 2-metilpropene < 2,3-dimetil-2-butene '''57 -''' cis-2-butene < trans-2-butene < 2-metilpropene '''58 -''' a) CH₃CH=CHCH₃ Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-2-butene e trans-2-butene b) CH₂=CHCH₃ Nessuna isomeria geometrica c) CH₃CH=C(CH₃)₂ Nessuna isomeria geometrica d) CHBr=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-bromo-1-cloroetene e trans-1-bromo-1-cloroetene e) CH₃CH=CHCl Isomeria geometrica possibile, 2 isomeri: cis-1-cloropropene e trans-1-cloropropene '''59 -''' cis [[File:Cis-1-cloropropene.png|95x95px]] trans [[File:Tran-1-cloropropene.png|94x94px]] '''60 -''' a) Stessa molecola b) Isomeri geometrici c) Isomeri strutturali === 6 — Soluzioni addizione elettrofila e regola di Markovnikov === '''61 -''' Il prodotto principale è 2-bromopropano. L’H si lega al carbonio meno sostituito del doppio legame e il Br al carbonio più sostituito secondo Markovnikov. '''62 -''' Il prodotto è 2-clorobutano. Poiché il but-2-ene è simmetrico, si ottiene un solo prodotto costituzionale. '''63 -''' a) Carbocatione terziario: (CH3)3C+ [[File:Carbocatione terziario.png|86x86px]] b) 2-bromo-2-metilpropano [[File:2-bromo-2-metilpropano.png|84x84px]] '''64 -''' CH2=CH-CH2-CH3 + HCl → CH3-CHCl-CH2-CH3, Prodotto: 2-clorobutano. '''65 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. Maggiore sostituzione alchilica → carbocatione più stabile → reazione più veloce. '''66 -''' Fase 1: il doppio legame attacca H dell’HBr rompendo il legame H-Br. CH2=CH-CH3 + H-Br Fase 2: si forma il carbocatione secondario sul carbonio centrale. CH3-CH+-CH3 Fase 3: Br− attacca il carbocatione formando 2-bromopropano. [[File:Reazione 2-bromopropano.png|113x113px]] '''67 -''' Il prodotto principale è 1-cloro-1-metilcicloesano. [[File:1-cloro-1-metilcicloesano.png|81x81px]] '''68 -''' L’alchene è probabilmente but-1-ene. '''69 -''' Legge cinetica: velocità = k[Alchene][HX] Ordine totale = 2. '''70 -''' Velocità crescente: etene < propene < 2-metilpropene. I carbocationi formati sono rispettivamente primario/non sostituito, secondario e terziario. I più stabili si formano più facilmente. '''71 -''' Possibili prodotti: 1-bromobutano CH2Br-CH2-CH2-CH3, 2-bromobutano CH3-CHBr-CH2-CH3. Prodotto principale: 2-bromobutano secondo Markovnikov. '''72 -''' a) Possibili prodotti: 2-cloropentano CH3-CHCl-CH2-CH2-CH3 e 3-cloropentano CH3-CH2-CHCl-CH2-CH3 b) Principale: 3-cloropentano c) Si forma il carbocatione più stabile. '''73 -''' HF reagisce più lentamente perché il legame H-F è molto forte e difficile da rompere. '''74 -''' Il diagramma mostra due picchi energetici separati da una valle. [[File:Diagramma energetico.png|151x151px]] Primo picco = formazione del carbocatione, Valle = carbocatione intermedio, Secondo picco = attacco dell’alogenuro. Il primo stadio è quello determinante della velocità. '''75 -''' a) 2-iodopropano CH3-CHI-CH3 b) Carbocatione secondario sul carbonio centrale CH3-CH(+)-CH3 c) Si forma un unico prodotto perché il carbocatione più stabile è favorito. '''76 -''' Prodotto: (CH3)3CCl, 2-cloro-2-metilpropano. [[File:2-cloro-2-metilpropano.png|91x91px]] '''77 -''' Deve poter formare un carbocatione terziario stabile durante il meccanismo. '''78 -''' Il doppio legame attacca HCl formando un carbocatione terziario. Successivamente Cl− attacca il carbocatione. Il carbocatione terziario è favorito perché stabilizzato dai gruppi alchilici. '''79 -''' # etene + HBr → non regioselettiva # propene + HBr → regiospecifica # but-2-ene + HCl → non regioselettiva. '''80 -''' {| class="wikitable" !Tipo di carbocatione !Struttura !Stabilità |- |'''Primario''' |CH3–CH2⁺ |meno stabile |- |'''Secondario''' |CH3–CH⁺–CH3 |intermedio |- |'''Terziario''' |(CH3)3C⁺ |più stabile |} a) Velocità crescente: I < II < III b) I → carbocatione primario/non sostituito II → carbocatione secondario III → carbocatione terziario c) La velocità dipende principalmente dalla stabilità del carbocatione intermedio formato durante il primo stadio della reazione. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/7-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-7 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 6ahanetoy9ph4s9x4fmw6uzd7qkbogb 0 59254 498376 498351 2026-05-24T12:18:42Z Benedettacavarzan 51060 /* Esercizio 21 */ 498376 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla preparazione di alcheni: l'eliminazione == '''esercizio 1. Eliminazione da un alogenuro alchilico''' Il 2-bromobutano reagisce con KOH in soluzione alcolica e a caldo. '''Richieste:''' * Scrivi la reazione completa. * Individua il prodotto principale. * Indica il tipo di eliminazione coinvolta. '''esercizio 2. Regola di Saytzev''' Dal 2-cloropentano si ottengono diversi alcheni per eliminazione. '''Richieste:''' * Scrivi tutti i possibili alcheni ottenibili. * Indica quale si forma in quantità maggiore. * Spiega la regola di Saytzev. '''esercizio 3. Eliminazione E2''' Il bromuro di etile reagisce con etossido di sodio (NaOEt). '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo E2. * Indica quale legame si rompe. * Spiega perché la reazione avviene in un solo stadio. '''esercizio 4. Eliminazione E1''' Il terz-butilcloruro viene riscaldato in soluzione alcolica. '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo E1. * Disegna il carbocatione intermedio. * Indica il prodotto finale. '''esercizio5. Disidratazione di un alcol''' L’etanolo viene trattato con H₂SO₄ concentrato a caldo. '''Richieste:''' * Scrivi la reazione. * Spiega il ruolo dell’acido solforico. * Indica il nome dell’alchene ottenuto. '''esercizio 6. Disidratazione del 2-butanolo''' Il 2-butanolo viene riscaldato con H₂SO₄ concentrato. '''Richieste:''' * Scrivi i possibili prodotti. * Indica il prodotto prevalente. * Spiega perché è favorito. '''esercizio 7. Confronto tra SN ed eliminazione''' Il 2-bromopropano può reagire con: * KOH acquoso * KOH alcolico '''Richieste:''' * Scrivi le due reazioni. * Indica quale porta a sostituzione e quale a eliminazione. * Spiega il ruolo del solvente. '''esercizio 8. Individuazione del carbonio β''' Considera il composto 2-bromopentano. '''Richieste:''' * Individua il carbonio α e i carboni β. * Indica quali idrogeni possono essere eliminati. * Scrivi l’alchene ottenuto. '''esercizio 9. Eliminazione e stabilità degli alcheni''' Dal 2-bromo-2-metilbutano si possono ottenere più alcheni. '''Richieste:''' * Scrivi le strutture dei possibili prodotti. * Indica quale alchene è più stabile. * Spiega il motivo della maggiore stabilità. '''esercizio 10. Schema riassuntivo E1 vs E2''' Completa una tabella comparando E1 ed E2 nei seguenti aspetti: * numero di stadi * intermedi presenti * velocità di reazione * tipo di substrato favorito * forza della base * dipendenza dalla concentrazione == Esercizi sull'alogenazione degli alcheni == == Esercizi sull'idroalogenazione degli alcheni == === Esercizio 41 === testo ... == Esercizi sull'idratazione degli alcheni == '''Esercizo 1''' Spiega perché nell'idratazione acido-catalizzata del 3-metilbut-1-ene si può osservare, oltre al prodotto atteso, anche una quota di 2-metilbutan-2-olo. '''<br />Esercizio 2''' Quale prodotto principale si ottiene dall'idratazione del propene (CH₃–CH=CH₂) con H₂SO₄ diluito / H₂O? a) Propan-1-olo b) Propan-2-olo c) Etanolo d) Propanale '''Esercizio 3''' L'idratazione degli alcheni con catalisi acida è un esempio di quale tipo di reazione? a) Sostituzione nucleofila (SN1) b) Eliminazione (E2) c) Addizione elettrofila d) Ossidazione '''Esercizio 4''' Abbina ogni metodo al prodotto ottenuto a partire dal propene (CH₃–CH=CH₂): metodo: H₂SO₄ diluito / H₂O (Markovnikov, classico), Hg(OAc)₂ / H₂O → NaBH₄ (ossimercuriazione), BH₃·THF → H₂O₂/NaOH (idroborazione), Acido peracetico (CH₃CO₃H) → H₃O⁺. prodotto: Propan-1-olo (anti Markovnikov), Propan-2-olo (con possibili riarrangiamenti), Propan-2-olo (senza riarrangiamenti), Propan-1,2-diolo (apertura epossido). '''Esercizio 5''' Spiega perché nell'idratazione acido-catalizzata del 3-metilbut-1-ene si può osservare, oltre al prodotto atteso, anche una quota di 2-metilbutan-2-olo. '''Esercizio 6''' L’idratazione dell’isobutene produce quale alcol? '''Esercizio 7''' L'idratazione del 2-metilpropene (CH₂=C(CH₃)₂) con H₂SO₄/H₂O fornisce principalmente: a) 1-butanolo b) 2-butanolo c) 2-metilpropan-1-olo d) 2-metilpropan-1-olo '''Esercizio 8''' cosa fornisce prevalentemente l'idratazione del but-1-ene (CH₂=CH–CH₂–CH₃) con H₃O⁺? '''Esercizio 9''' come si chiama il processo in due fasi BH₃·THF → H₂O₂/NaOH '''Esercizio 10''' Disegna il prodotto principale dell'idratazione del propene con H₂SO₄ diluito / H₂O (segui la regola di Markovnikov). '''Esercizio 11''' Nell'ossimercuriazione-riduzione quale coppia di reagenti è usata nel primo passo con l'alchene? a) HgCl₂ / H₂O b) Hg(OAc)₂ / H₂O c) HgSO₄ / H₂SO₄ conc. d) Hg(NO₃)₂ / NaBH₄ == Esercizi sull'idrogenazione degli alcheni == '''Esercizio 1''' Quale alcano si ottiene dall’idrogenazione del propene? '''Esercizio 2''' Disegna (o descrivi) l’addizione di H₂​ al cis-2-butene. '''Esercizio 3''' Determina il prodotto: di (CH₃​)₂​C=CH₂​+H₂ '''Esercizio 4''' ​Abbina ogni alchene al suo prodotto di idrogenazione completa con H₂ / Pd/C. ​alchene: cicloesene, but-2-ene (cis o trans), propene, etene. ​prodotto: propano, butano, cicloesano, etano ​'''Esercizio 5''' ​Qual è il prodotto dell'idrogenazione catalitica del propene (CH₃–CH=CH₂) con H₂ e Pd/C? ​a) Propano ​b) Butano ​c) Cicloesano ​d) Etano ​'''Esercizio 6''' Spiega perché il calore di idrogenazione del benzene (−208 kJ/mol) è molto inferiore a quello previsto per un "cicloesatriene" ipotetico (−360 kJ/mol). Cosa indica questa differenza? '''Esercizio 7''' Abbina ogni alchene al suo calore di idrogenazione approssimativo (ΔH°, kcal/mol). alchene: 3-metil-1-butene, 2-metil-1-butene, 2-metil-2-butene, propene calore di idrogenazione: -30,3 kcal/mol, -26,9 kcal/mol, -28,5 kcal/mol, -29,g kcal/mol '''Esercizio 8''' Disegna il prodotto dell'idrogenazione del cicloesene con H₂ - Pd/C. '''Esercizio 9''' L’idratazione del propene produce principalmente: a) 1-propanolo b) 2-propanolo c) propanale d) propano '''Esercizio 10''' Quale composto si ottiene da: CH₂​=CH₂​+H₂​O a) etano b) etanale c) etanolo d) etino '''Esercizio 11''' Vero o Falso (se falso motiva la risposta): - Un alchene più sostituito ha un calore di idrogenazione maggiore (più negativo) di uno meno sostituito? - L'idrogenazione catalitica degli alcheni è una reazione esotermica? - L'idrogenazione del benzene avviene nelle stesse condizioni di quella degli alcheni semplici? ... [[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == * Esercizio 1: * Esercizio 2: * Ecc. ecc. * Esercizio 21 == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/8-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-8 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche jhw8ihbrdz9muuonuf3uzead57c612v 498377 498376 2026-05-24T12:52:54Z Benedettacavarzan 51060 /* Esercizi sull'alogenazione degli alcheni */ 498377 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla preparazione di alcheni: l'eliminazione == '''esercizio 1. Eliminazione da un alogenuro alchilico''' Il 2-bromobutano reagisce con KOH in soluzione alcolica e a caldo. '''Richieste:''' * Scrivi la reazione completa. * Individua il prodotto principale. * Indica il tipo di eliminazione coinvolta. '''esercizio 2. Regola di Saytzev''' Dal 2-cloropentano si ottengono diversi alcheni per eliminazione. '''Richieste:''' * Scrivi tutti i possibili alcheni ottenibili. * Indica quale si forma in quantità maggiore. * Spiega la regola di Saytzev. '''esercizio 3. Eliminazione E2''' Il bromuro di etile reagisce con etossido di sodio (NaOEt). '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo E2. * Indica quale legame si rompe. * Spiega perché la reazione avviene in un solo stadio. '''esercizio 4. Eliminazione E1''' Il terz-butilcloruro viene riscaldato in soluzione alcolica. '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo E1. * Disegna il carbocatione intermedio. * Indica il prodotto finale. '''esercizio5. Disidratazione di un alcol''' L’etanolo viene trattato con H₂SO₄ concentrato a caldo. '''Richieste:''' * Scrivi la reazione. * Spiega il ruolo dell’acido solforico. * Indica il nome dell’alchene ottenuto. '''esercizio 6. Disidratazione del 2-butanolo''' Il 2-butanolo viene riscaldato con H₂SO₄ concentrato. '''Richieste:''' * Scrivi i possibili prodotti. * Indica il prodotto prevalente. * Spiega perché è favorito. '''esercizio 7. Confronto tra SN ed eliminazione''' Il 2-bromopropano può reagire con: * KOH acquoso * KOH alcolico '''Richieste:''' * Scrivi le due reazioni. * Indica quale porta a sostituzione e quale a eliminazione. * Spiega il ruolo del solvente. '''esercizio 8. Individuazione del carbonio β''' Considera il composto 2-bromopentano. '''Richieste:''' * Individua il carbonio α e i carboni β. * Indica quali idrogeni possono essere eliminati. * Scrivi l’alchene ottenuto. '''esercizio 9. Eliminazione e stabilità degli alcheni''' Dal 2-bromo-2-metilbutano si possono ottenere più alcheni. '''Richieste:''' * Scrivi le strutture dei possibili prodotti. * Indica quale alchene è più stabile. * Spiega il motivo della maggiore stabilità. '''esercizio 10. Schema riassuntivo E1 vs E2''' Completa una tabella comparando E1 ed E2 nei seguenti aspetti: * numero di stadi * intermedi presenti * velocità di reazione * tipo di substrato favorito * forza della base * dipendenza dalla concentrazione == Esercizi sull'alogenazione degli alcheni == '''Esercizio 21:''' Scrivi il prodotto della reazione tra etene e Br₂ in solvente inerte. CH₂ = CH₂ + Br₂ → BrCH₂ − CH₂Br '''Esercizio 22:''' Qual è il prodotto principale della reazione tra propene e Cl₂? CH₃ − CH = CH₂ + Cl₂ → CH₃ − CHCl − CH₂Cl '''Esercizio 23:''' Indica la stereochimica del prodotto ottenuto da cis-2-butene con Br₂. '''Esercizio 24:''' Che prodotto si ottiene dalla bromurazione del trans-2-butene? '''Esercizio 25:''' Scrivi il meccanismo della reazione tra cicloesene e Cl₂. C₆H₁₀ + Cl₂ → trans − 1,2 − diclorocicloesano '''Esercizio 26:''' L’addizione di Br₂ agli alcheni è sin o anti? '''Esercizio 27:''' Perché Br₂ può comportarsi da elettrofilo? '''Esercizio 28:''' Determina il prodotto della reazione. CH₂ = CH − (CH₂)₃CH₃ + Br₂ → BrCH₂ − CHBr − (CH₂)₃CH₃ '''Esercizio 29:''' Qual è l’intermedio tipico dell’alogenazione degli alcheni? '''Esercizio 30:''' Perché I₂ reagisce poco con gli alcheni? '''Esercizio 31:''' Perché F₂ non viene normalmente usato? '''Esercizio 32:''' Trova il prodotto. (CH₃)₂C = CH₂ + Br₂ → (CH₃)₂CBr − CH₂Br '''Esercizio 33:''' L’alogenazione con X₂ segue la regola di Markovnikov? '''Esercizio 34:''' Disegna il prodotto della reazione tra ciclopentene e Br₂. '''Esercizio 35:''' Quando si ottiene una miscela racemica? '''Esercizio 36:''' Come si chiama l’intermedio formato con Br₂? '''Esercizio 37:''' Scrivi il prodotto della bromurazione del pent-2-ene. CH₃ − CH = CH − CH₂ − CH₃ + Br₂ → CH₃ − CHBr − CHBr − CH₂ − CH₃ '''Esercizio 38:''' Da quale lato attacca Br^- nello ione bromonio? '''Esercizio 39:''' L’alogenazione degli alcheni è una: sostituzione. eliminazione o addizione elettrofila? '''Esercizio 40:''' Descrivi le due fasi dell’alogenazione di un alchene con Br₂. == Esercizi sull'idroalogenazione degli alcheni == === Esercizio 41 === testo ... == Esercizi sull'idratazione degli alcheni == '''Esercizo 1''' Spiega perché nell'idratazione acido-catalizzata del 3-metilbut-1-ene si può osservare, oltre al prodotto atteso, anche una quota di 2-metilbutan-2-olo. '''<br />Esercizio 2''' Quale prodotto principale si ottiene dall'idratazione del propene (CH₃–CH=CH₂) con H₂SO₄ diluito / H₂O? a) Propan-1-olo b) Propan-2-olo c) Etanolo d) Propanale '''Esercizio 3''' L'idratazione degli alcheni con catalisi acida è un esempio di quale tipo di reazione? a) Sostituzione nucleofila (SN1) b) Eliminazione (E2) c) Addizione elettrofila d) Ossidazione '''Esercizio 4''' Abbina ogni metodo al prodotto ottenuto a partire dal propene (CH₃–CH=CH₂): metodo: H₂SO₄ diluito / H₂O (Markovnikov, classico), Hg(OAc)₂ / H₂O → NaBH₄ (ossimercuriazione), BH₃·THF → H₂O₂/NaOH (idroborazione), Acido peracetico (CH₃CO₃H) → H₃O⁺. prodotto: Propan-1-olo (anti Markovnikov), Propan-2-olo (con possibili riarrangiamenti), Propan-2-olo (senza riarrangiamenti), Propan-1,2-diolo (apertura epossido). '''Esercizio 5''' Spiega perché nell'idratazione acido-catalizzata del 3-metilbut-1-ene si può osservare, oltre al prodotto atteso, anche una quota di 2-metilbutan-2-olo. '''Esercizio 6''' L’idratazione dell’isobutene produce quale alcol? '''Esercizio 7''' L'idratazione del 2-metilpropene (CH₂=C(CH₃)₂) con H₂SO₄/H₂O fornisce principalmente: a) 1-butanolo b) 2-butanolo c) 2-metilpropan-1-olo d) 2-metilpropan-1-olo '''Esercizio 8''' cosa fornisce prevalentemente l'idratazione del but-1-ene (CH₂=CH–CH₂–CH₃) con H₃O⁺? '''Esercizio 9''' come si chiama il processo in due fasi BH₃·THF → H₂O₂/NaOH '''Esercizio 10''' Disegna il prodotto principale dell'idratazione del propene con H₂SO₄ diluito / H₂O (segui la regola di Markovnikov). '''Esercizio 11''' Nell'ossimercuriazione-riduzione quale coppia di reagenti è usata nel primo passo con l'alchene? a) HgCl₂ / H₂O b) Hg(OAc)₂ / H₂O c) HgSO₄ / H₂SO₄ conc. d) Hg(NO₃)₂ / NaBH₄ == Esercizi sull'idrogenazione degli alcheni == '''Esercizio 1''' Quale alcano si ottiene dall’idrogenazione del propene? '''Esercizio 2''' Disegna (o descrivi) l’addizione di H₂​ al cis-2-butene. '''Esercizio 3''' Determina il prodotto: di (CH₃​)₂​C=CH₂​+H₂ '''Esercizio 4''' ​Abbina ogni alchene al suo prodotto di idrogenazione completa con H₂ / Pd/C. ​alchene: cicloesene, but-2-ene (cis o trans), propene, etene. ​prodotto: propano, butano, cicloesano, etano ​'''Esercizio 5''' ​Qual è il prodotto dell'idrogenazione catalitica del propene (CH₃–CH=CH₂) con H₂ e Pd/C? ​a) Propano ​b) Butano ​c) Cicloesano ​d) Etano ​'''Esercizio 6''' Spiega perché il calore di idrogenazione del benzene (−208 kJ/mol) è molto inferiore a quello previsto per un "cicloesatriene" ipotetico (−360 kJ/mol). Cosa indica questa differenza? '''Esercizio 7''' Abbina ogni alchene al suo calore di idrogenazione approssimativo (ΔH°, kcal/mol). alchene: 3-metil-1-butene, 2-metil-1-butene, 2-metil-2-butene, propene calore di idrogenazione: -30,3 kcal/mol, -26,9 kcal/mol, -28,5 kcal/mol, -29,g kcal/mol '''Esercizio 8''' Disegna il prodotto dell'idrogenazione del cicloesene con H₂ - Pd/C. '''Esercizio 9''' L’idratazione del propene produce principalmente: a) 1-propanolo b) 2-propanolo c) propanale d) propano '''Esercizio 10''' Quale composto si ottiene da: CH₂​=CH₂​+H₂​O a) etano b) etanale c) etanolo d) etino '''Esercizio 11''' Vero o Falso (se falso motiva la risposta): - Un alchene più sostituito ha un calore di idrogenazione maggiore (più negativo) di uno meno sostituito? - L'idrogenazione catalitica degli alcheni è una reazione esotermica? - L'idrogenazione del benzene avviene nelle stesse condizioni di quella degli alcheni semplici? ... [[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == * Esercizio 1: * Esercizio 2: * Ecc. ecc. '''Soluzione esercizio 21:''' Si ottiene 1,2-dibromoetano tramite addizione anti. '''Soluzione esercizio 22:''' Si forma 1,2-dicloropropano. '''Soluzione esercizio 23:''' L’addizione è anti, quindi si ottiene una miscela racemica di: * (2R,3R)-2,3-dibromobutano * (2S,3S)-2,3-dibromobutano '''Soluzione esercizio 24:''' Si ottiene il meso-2,3-dibromobutano. '''Soluzione esercizio 25:''' # Formazione dello ione cloronio ciclico. # Attacco backside dello ione Cl^-. # Formazione di trans-1,2-diclorocicloesano. '''Soluzione esercizio 26:''' È una anti-addizione. '''Soluzione esercizio 27:''' Il doppio legame polarizza Br₂ inducendo un dipolo: * Brδ+ — Brδ− Il Brδ+ viene attaccato dal legame π. '''Soluzione esercizio 28:''' Si ottiene 1,2-dibromoesano. '''Soluzione esercizio 29:''' Uno ione alonio ciclico (bromonio o cloronio). '''Soluzione esercizio 30:''' Perché la reazione è termodinamicamente sfavorita e molto lenta. '''Soluzione esercizio 31:''' Perché reagisce in modo troppo violento ed esplosivo. '''Soluzione esercizio 32:''' Si forma 1,2-dibromo-2-metilpropano. '''Soluzione esercizio 33:''' No. La reazione non è regioselettiva. '''Soluzione esercizio 34:''' Si ottiene trans-1,2-dibromociclopentano. '''Soluzione esercizio 35:''' Quando l’alchene di partenza è achirale e il prodotto genera nuovi centri stereogenici. '''Soluzione:''' Ione bromonio. '''Soluzione esercizio 37:''' Si ottiene 2,3-dibromopentano. '''Soluzione esercizio 38:''' Dal lato opposto rispetto al bromo ponte → attacco backside. '''Soluzione esercizio 39:''' È una addizione elettrofila. '''Soluzione esercizio 40:''' Fase 1: Il doppio legame attacca Br₂ formando uno ione bromonio. Fase 2: Br⁻ apre l’anello con attacco anti. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/8-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-8 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche tv8ni0o04lbt8bwqdcwxkyiczayh4qw 498378 498377 2026-05-24T13:22:46Z Benedettacavarzan 51060 /* Esercizio 41 */ 498378 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla preparazione di alcheni: l'eliminazione == '''esercizio 1. Eliminazione da un alogenuro alchilico''' Il 2-bromobutano reagisce con KOH in soluzione alcolica e a caldo. '''Richieste:''' * Scrivi la reazione completa. * Individua il prodotto principale. * Indica il tipo di eliminazione coinvolta. '''esercizio 2. Regola di Saytzev''' Dal 2-cloropentano si ottengono diversi alcheni per eliminazione. '''Richieste:''' * Scrivi tutti i possibili alcheni ottenibili. * Indica quale si forma in quantità maggiore. * Spiega la regola di Saytzev. '''esercizio 3. Eliminazione E2''' Il bromuro di etile reagisce con etossido di sodio (NaOEt). '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo E2. * Indica quale legame si rompe. * Spiega perché la reazione avviene in un solo stadio. '''esercizio 4. Eliminazione E1''' Il terz-butilcloruro viene riscaldato in soluzione alcolica. '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo E1. * Disegna il carbocatione intermedio. * Indica il prodotto finale. '''esercizio5. Disidratazione di un alcol''' L’etanolo viene trattato con H₂SO₄ concentrato a caldo. '''Richieste:''' * Scrivi la reazione. * Spiega il ruolo dell’acido solforico. * Indica il nome dell’alchene ottenuto. '''esercizio 6. Disidratazione del 2-butanolo''' Il 2-butanolo viene riscaldato con H₂SO₄ concentrato. '''Richieste:''' * Scrivi i possibili prodotti. * Indica il prodotto prevalente. * Spiega perché è favorito. '''esercizio 7. Confronto tra SN ed eliminazione''' Il 2-bromopropano può reagire con: * KOH acquoso * KOH alcolico '''Richieste:''' * Scrivi le due reazioni. * Indica quale porta a sostituzione e quale a eliminazione. * Spiega il ruolo del solvente. '''esercizio 8. Individuazione del carbonio β''' Considera il composto 2-bromopentano. '''Richieste:''' * Individua il carbonio α e i carboni β. * Indica quali idrogeni possono essere eliminati. * Scrivi l’alchene ottenuto. '''esercizio 9. Eliminazione e stabilità degli alcheni''' Dal 2-bromo-2-metilbutano si possono ottenere più alcheni. '''Richieste:''' * Scrivi le strutture dei possibili prodotti. * Indica quale alchene è più stabile. * Spiega il motivo della maggiore stabilità. '''esercizio 10. Schema riassuntivo E1 vs E2''' Completa una tabella comparando E1 ed E2 nei seguenti aspetti: * numero di stadi * intermedi presenti * velocità di reazione * tipo di substrato favorito * forza della base * dipendenza dalla concentrazione == Esercizi sull'alogenazione degli alcheni == '''Esercizio 21:''' Scrivi il prodotto della reazione tra etene e Br₂ in solvente inerte. CH₂ = CH₂ + Br₂ → BrCH₂ − CH₂Br '''Esercizio 22:''' Qual è il prodotto principale della reazione tra propene e Cl₂? CH₃ − CH = CH₂ + Cl₂ → CH₃ − CHCl − CH₂Cl '''Esercizio 23:''' Indica la stereochimica del prodotto ottenuto da cis-2-butene con Br₂. '''Esercizio 24:''' Che prodotto si ottiene dalla bromurazione del trans-2-butene? '''Esercizio 25:''' Scrivi il meccanismo della reazione tra cicloesene e Cl₂. C₆H₁₀ + Cl₂ → trans − 1,2 − diclorocicloesano '''Esercizio 26:''' L’addizione di Br₂ agli alcheni è sin o anti? '''Esercizio 27:''' Perché Br₂ può comportarsi da elettrofilo? '''Esercizio 28:''' Determina il prodotto della reazione. CH₂ = CH − (CH₂)₃CH₃ + Br₂ → BrCH₂ − CHBr − (CH₂)₃CH₃ '''Esercizio 29:''' Qual è l’intermedio tipico dell’alogenazione degli alcheni? '''Esercizio 30:''' Perché I₂ reagisce poco con gli alcheni? '''Esercizio 31:''' Perché F₂ non viene normalmente usato? '''Esercizio 32:''' Trova il prodotto. (CH₃)₂C = CH₂ + Br₂ → (CH₃)₂CBr − CH₂Br '''Esercizio 33:''' L’alogenazione con X₂ segue la regola di Markovnikov? '''Esercizio 34:''' Disegna il prodotto della reazione tra ciclopentene e Br₂. '''Esercizio 35:''' Quando si ottiene una miscela racemica? '''Esercizio 36:''' Come si chiama l’intermedio formato con Br₂? '''Esercizio 37:''' Scrivi il prodotto della bromurazione del pent-2-ene. CH₃ − CH = CH − CH₂ − CH₃ + Br₂ → CH₃ − CHBr − CHBr − CH₂ − CH₃ '''Esercizio 38:''' Da quale lato attacca Br^- nello ione bromonio? '''Esercizio 39:''' L’alogenazione degli alcheni è una: sostituzione. eliminazione o addizione elettrofila? '''Esercizio 40:''' Descrivi le due fasi dell’alogenazione di un alchene con Br₂. == Esercizi sull'idroalogenazione degli alcheni == '''Esercizio 41:''' Scrivi il prodotto della reazione tra etene e HOBr. CH₂ = CH₂ + HOBr → HOCH₂ − CH₂Br '''Esercizio 42:''' Determina il prodotto principale della reazione tra propene e HOCl. CH₃ − CH = CH₂ + HOCl → CH₃ − CH(OH) − CH₂Cl '''Esercizio 43:''' Che tipo di reazione è l’addizione di HOX agli alcheni? '''Esercizio 44:''' Quale intermedio si forma durante l’idroalogenazione con HOBr? '''Esercizio 45:''' Nel secondo passaggio della reazione, chi attacca lo ione bromonio? '''Esercizio 46:''' L’addizione di HOBr segue la regola di Markovnikov? '''Esercizio 47:''' Scrivi il prodotto della reazione. (CH₃)₂C = CH₂ + HOBr → (CH₃)₂C(OH) − CH₂Br '''Esercizio 48:''' L’addizione di HOX è sin o anti? '''Esercizio 49:''' Quale prodotto si forma dalla reazione del cicloesene con HOBr? cicloesene + HOBr → trans−2−bromocicloesanolo '''Esercizio 50:''' Perché l’acqua attacca lo ione bromonio invece di Br⁻? '''Esercizio 51:''' Qual è l’ultimo passaggio del meccanismo? '''Esercizio 52:''' Scrivi il prodotto dell’addizione di HOCl al but-2-ene. CH₃ − CH = CH − CH₃ + HOCl → CH₃ − CH(OH) − CHCl − CH₃ '''Esercizio 53:''' Qual è la specie elettrofila in HOBr? '''Esercizio 54:''' Perché F₂ e I₂ non vengono usati comunemente? '''Esercizio 55:''' Che cos’è un’aloidrina? '''Esercizio 56:''' Trova il prodotto della reazione tra propene e Br₂ in acqua. CH₃ − CH = CH₂ + Br₂ + H₂O → CH₃ − CH(OH) − CH₂Br '''Esercizio 57:''' Come si chiamano i prodotti ottenuti con HOX? '''Esercizio 58:''' Perché OH si lega al carbonio più sostituito? '''Esercizio 59:''' Quando il butene reagisce con NBS in presenza di acqua, il bromo si trova sul carbonio meno sostituito. È Markovnikov o anti-Markovnikov? '''Esercizio 60:''' Descrivi il meccanismo completo dell’addizione di HOBr a un alchene. == Esercizi sull'idratazione degli alcheni == '''Esercizo 1''' Spiega perché nell'idratazione acido-catalizzata del 3-metilbut-1-ene si può osservare, oltre al prodotto atteso, anche una quota di 2-metilbutan-2-olo. '''<br />Esercizio 2''' Quale prodotto principale si ottiene dall'idratazione del propene (CH₃–CH=CH₂) con H₂SO₄ diluito / H₂O? a) Propan-1-olo b) Propan-2-olo c) Etanolo d) Propanale '''Esercizio 3''' L'idratazione degli alcheni con catalisi acida è un esempio di quale tipo di reazione? a) Sostituzione nucleofila (SN1) b) Eliminazione (E2) c) Addizione elettrofila d) Ossidazione '''Esercizio 4''' Abbina ogni metodo al prodotto ottenuto a partire dal propene (CH₃–CH=CH₂): metodo: H₂SO₄ diluito / H₂O (Markovnikov, classico), Hg(OAc)₂ / H₂O → NaBH₄ (ossimercuriazione), BH₃·THF → H₂O₂/NaOH (idroborazione), Acido peracetico (CH₃CO₃H) → H₃O⁺. prodotto: Propan-1-olo (anti Markovnikov), Propan-2-olo (con possibili riarrangiamenti), Propan-2-olo (senza riarrangiamenti), Propan-1,2-diolo (apertura epossido). '''Esercizio 5''' Spiega perché nell'idratazione acido-catalizzata del 3-metilbut-1-ene si può osservare, oltre al prodotto atteso, anche una quota di 2-metilbutan-2-olo. '''Esercizio 6''' L’idratazione dell’isobutene produce quale alcol? '''Esercizio 7''' L'idratazione del 2-metilpropene (CH₂=C(CH₃)₂) con H₂SO₄/H₂O fornisce principalmente: a) 1-butanolo b) 2-butanolo c) 2-metilpropan-1-olo d) 2-metilpropan-1-olo '''Esercizio 8''' cosa fornisce prevalentemente l'idratazione del but-1-ene (CH₂=CH–CH₂–CH₃) con H₃O⁺? '''Esercizio 9''' come si chiama il processo in due fasi BH₃·THF → H₂O₂/NaOH '''Esercizio 10''' Disegna il prodotto principale dell'idratazione del propene con H₂SO₄ diluito / H₂O (segui la regola di Markovnikov). '''Esercizio 11''' Nell'ossimercuriazione-riduzione quale coppia di reagenti è usata nel primo passo con l'alchene? a) HgCl₂ / H₂O b) Hg(OAc)₂ / H₂O c) HgSO₄ / H₂SO₄ conc. d) Hg(NO₃)₂ / NaBH₄ == Esercizi sull'idrogenazione degli alcheni == '''Esercizio 1''' Quale alcano si ottiene dall’idrogenazione del propene? '''Esercizio 2''' Disegna (o descrivi) l’addizione di H₂​ al cis-2-butene. '''Esercizio 3''' Determina il prodotto: di (CH₃​)₂​C=CH₂​+H₂ '''Esercizio 4''' ​Abbina ogni alchene al suo prodotto di idrogenazione completa con H₂ / Pd/C. ​alchene: cicloesene, but-2-ene (cis o trans), propene, etene. ​prodotto: propano, butano, cicloesano, etano ​'''Esercizio 5''' ​Qual è il prodotto dell'idrogenazione catalitica del propene (CH₃–CH=CH₂) con H₂ e Pd/C? ​a) Propano ​b) Butano ​c) Cicloesano ​d) Etano ​'''Esercizio 6''' Spiega perché il calore di idrogenazione del benzene (−208 kJ/mol) è molto inferiore a quello previsto per un "cicloesatriene" ipotetico (−360 kJ/mol). Cosa indica questa differenza? '''Esercizio 7''' Abbina ogni alchene al suo calore di idrogenazione approssimativo (ΔH°, kcal/mol). alchene: 3-metil-1-butene, 2-metil-1-butene, 2-metil-2-butene, propene calore di idrogenazione: -30,3 kcal/mol, -26,9 kcal/mol, -28,5 kcal/mol, -29,g kcal/mol '''Esercizio 8''' Disegna il prodotto dell'idrogenazione del cicloesene con H₂ - Pd/C. '''Esercizio 9''' L’idratazione del propene produce principalmente: a) 1-propanolo b) 2-propanolo c) propanale d) propano '''Esercizio 10''' Quale composto si ottiene da: CH₂​=CH₂​+H₂​O a) etano b) etanale c) etanolo d) etino '''Esercizio 11''' Vero o Falso (se falso motiva la risposta): - Un alchene più sostituito ha un calore di idrogenazione maggiore (più negativo) di uno meno sostituito? - L'idrogenazione catalitica degli alcheni è una reazione esotermica? - L'idrogenazione del benzene avviene nelle stesse condizioni di quella degli alcheni semplici? ... [[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == * Esercizio 1: * Esercizio 2: * Ecc. ecc. '''Soluzione esercizio 21:''' Si ottiene 1,2-dibromoetano tramite addizione anti. '''Soluzione esercizio 22:''' Si forma 1,2-dicloropropano. '''Soluzione esercizio 23:''' L’addizione è anti, quindi si ottiene una miscela racemica di: * (2R,3R)-2,3-dibromobutano * (2S,3S)-2,3-dibromobutano '''Soluzione esercizio 24:''' Si ottiene il meso-2,3-dibromobutano. '''Soluzione esercizio 25:''' # Formazione dello ione cloronio ciclico. # Attacco backside dello ione Cl^-. # Formazione di trans-1,2-diclorocicloesano. '''Soluzione esercizio 26:''' È una anti-addizione. '''Soluzione esercizio 27:''' Il doppio legame polarizza Br₂ inducendo un dipolo: * Brδ+ — Brδ− Il Brδ+ viene attaccato dal legame π. '''Soluzione esercizio 28:''' Si ottiene 1,2-dibromoesano. '''Soluzione esercizio 29:''' Uno ione alonio ciclico (bromonio o cloronio). '''Soluzione esercizio 30:''' Perché la reazione è termodinamicamente sfavorita e molto lenta. '''Soluzione esercizio 31:''' Perché reagisce in modo troppo violento ed esplosivo. '''Soluzione esercizio 32:''' Si forma 1,2-dibromo-2-metilpropano. '''Soluzione esercizio 33:''' No. La reazione non è regioselettiva. '''Soluzione esercizio 34:''' Si ottiene trans-1,2-dibromociclopentano. '''Soluzione esercizio 35:''' Quando l’alchene di partenza è achirale e il prodotto genera nuovi centri stereogenici. '''Soluzione:''' Ione bromonio. '''Soluzione esercizio 37:''' Si ottiene 2,3-dibromopentano. '''Soluzione esercizio 38:''' Dal lato opposto rispetto al bromo ponte → attacco backside. '''Soluzione esercizio 39:''' È una addizione elettrofila. '''Soluzione esercizio 40:''' Fase 1: Il doppio legame attacca Br₂ formando uno ione bromonio. Fase 2: Br⁻ apre l’anello con attacco anti. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/8-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-8 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche dluny4hdsrd61txjl01uakci9jegio9 498379 498378 2026-05-24T13:26:25Z Benedettacavarzan 51060 /* Soluzioni agli esercizi */ 498379 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla preparazione di alcheni: l'eliminazione == '''esercizio 1. Eliminazione da un alogenuro alchilico''' Il 2-bromobutano reagisce con KOH in soluzione alcolica e a caldo. '''Richieste:''' * Scrivi la reazione completa. * Individua il prodotto principale. * Indica il tipo di eliminazione coinvolta. '''esercizio 2. Regola di Saytzev''' Dal 2-cloropentano si ottengono diversi alcheni per eliminazione. '''Richieste:''' * Scrivi tutti i possibili alcheni ottenibili. * Indica quale si forma in quantità maggiore. * Spiega la regola di Saytzev. '''esercizio 3. Eliminazione E2''' Il bromuro di etile reagisce con etossido di sodio (NaOEt). '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo E2. * Indica quale legame si rompe. * Spiega perché la reazione avviene in un solo stadio. '''esercizio 4. Eliminazione E1''' Il terz-butilcloruro viene riscaldato in soluzione alcolica. '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo E1. * Disegna il carbocatione intermedio. * Indica il prodotto finale. '''esercizio5. Disidratazione di un alcol''' L’etanolo viene trattato con H₂SO₄ concentrato a caldo. '''Richieste:''' * Scrivi la reazione. * Spiega il ruolo dell’acido solforico. * Indica il nome dell’alchene ottenuto. '''esercizio 6. Disidratazione del 2-butanolo''' Il 2-butanolo viene riscaldato con H₂SO₄ concentrato. '''Richieste:''' * Scrivi i possibili prodotti. * Indica il prodotto prevalente. * Spiega perché è favorito. '''esercizio 7. Confronto tra SN ed eliminazione''' Il 2-bromopropano può reagire con: * KOH acquoso * KOH alcolico '''Richieste:''' * Scrivi le due reazioni. * Indica quale porta a sostituzione e quale a eliminazione. * Spiega il ruolo del solvente. '''esercizio 8. Individuazione del carbonio β''' Considera il composto 2-bromopentano. '''Richieste:''' * Individua il carbonio α e i carboni β. * Indica quali idrogeni possono essere eliminati. * Scrivi l’alchene ottenuto. '''esercizio 9. Eliminazione e stabilità degli alcheni''' Dal 2-bromo-2-metilbutano si possono ottenere più alcheni. '''Richieste:''' * Scrivi le strutture dei possibili prodotti. * Indica quale alchene è più stabile. * Spiega il motivo della maggiore stabilità. '''esercizio 10. Schema riassuntivo E1 vs E2''' Completa una tabella comparando E1 ed E2 nei seguenti aspetti: * numero di stadi * intermedi presenti * velocità di reazione * tipo di substrato favorito * forza della base * dipendenza dalla concentrazione == Esercizi sull'alogenazione degli alcheni == '''Esercizio 21:''' Scrivi il prodotto della reazione tra etene e Br₂ in solvente inerte. CH₂ = CH₂ + Br₂ → BrCH₂ − CH₂Br '''Esercizio 22:''' Qual è il prodotto principale della reazione tra propene e Cl₂? CH₃ − CH = CH₂ + Cl₂ → CH₃ − CHCl − CH₂Cl '''Esercizio 23:''' Indica la stereochimica del prodotto ottenuto da cis-2-butene con Br₂. '''Esercizio 24:''' Che prodotto si ottiene dalla bromurazione del trans-2-butene? '''Esercizio 25:''' Scrivi il meccanismo della reazione tra cicloesene e Cl₂. C₆H₁₀ + Cl₂ → trans − 1,2 − diclorocicloesano '''Esercizio 26:''' L’addizione di Br₂ agli alcheni è sin o anti? '''Esercizio 27:''' Perché Br₂ può comportarsi da elettrofilo? '''Esercizio 28:''' Determina il prodotto della reazione. CH₂ = CH − (CH₂)₃CH₃ + Br₂ → BrCH₂ − CHBr − (CH₂)₃CH₃ '''Esercizio 29:''' Qual è l’intermedio tipico dell’alogenazione degli alcheni? '''Esercizio 30:''' Perché I₂ reagisce poco con gli alcheni? '''Esercizio 31:''' Perché F₂ non viene normalmente usato? '''Esercizio 32:''' Trova il prodotto. (CH₃)₂C = CH₂ + Br₂ → (CH₃)₂CBr − CH₂Br '''Esercizio 33:''' L’alogenazione con X₂ segue la regola di Markovnikov? '''Esercizio 34:''' Disegna il prodotto della reazione tra ciclopentene e Br₂. '''Esercizio 35:''' Quando si ottiene una miscela racemica? '''Esercizio 36:''' Come si chiama l’intermedio formato con Br₂? '''Esercizio 37:''' Scrivi il prodotto della bromurazione del pent-2-ene. CH₃ − CH = CH − CH₂ − CH₃ + Br₂ → CH₃ − CHBr − CHBr − CH₂ − CH₃ '''Esercizio 38:''' Da quale lato attacca Br^- nello ione bromonio? '''Esercizio 39:''' L’alogenazione degli alcheni è una: sostituzione. eliminazione o addizione elettrofila? '''Esercizio 40:''' Descrivi le due fasi dell’alogenazione di un alchene con Br₂. == Esercizi sull'idroalogenazione degli alcheni == '''Esercizio 41:''' Scrivi il prodotto della reazione tra etene e HOBr. CH₂ = CH₂ + HOBr → HOCH₂ − CH₂Br '''Esercizio 42:''' Determina il prodotto principale della reazione tra propene e HOCl. CH₃ − CH = CH₂ + HOCl → CH₃ − CH(OH) − CH₂Cl '''Esercizio 43:''' Che tipo di reazione è l’addizione di HOX agli alcheni? '''Esercizio 44:''' Quale intermedio si forma durante l’idroalogenazione con HOBr? '''Esercizio 45:''' Nel secondo passaggio della reazione, chi attacca lo ione bromonio? '''Esercizio 46:''' L’addizione di HOBr segue la regola di Markovnikov? '''Esercizio 47:''' Scrivi il prodotto della reazione. (CH₃)₂C = CH₂ + HOBr → (CH₃)₂C(OH) − CH₂Br '''Esercizio 48:''' L’addizione di HOX è sin o anti? '''Esercizio 49:''' Quale prodotto si forma dalla reazione del cicloesene con HOBr? cicloesene + HOBr → trans−2−bromocicloesanolo '''Esercizio 50:''' Perché l’acqua attacca lo ione bromonio invece di Br⁻? '''Esercizio 51:''' Qual è l’ultimo passaggio del meccanismo? '''Esercizio 52:''' Scrivi il prodotto dell’addizione di HOCl al but-2-ene. CH₃ − CH = CH − CH₃ + HOCl → CH₃ − CH(OH) − CHCl − CH₃ '''Esercizio 53:''' Qual è la specie elettrofila in HOBr? '''Esercizio 54:''' Perché F₂ e I₂ non vengono usati comunemente? '''Esercizio 55:''' Che cos’è un’aloidrina? '''Esercizio 56:''' Trova il prodotto della reazione tra propene e Br₂ in acqua. CH₃ − CH = CH₂ + Br₂ + H₂O → CH₃ − CH(OH) − CH₂Br '''Esercizio 57:''' Come si chiamano i prodotti ottenuti con HOX? '''Esercizio 58:''' Perché OH si lega al carbonio più sostituito? '''Esercizio 59:''' Quando il butene reagisce con NBS in presenza di acqua, il bromo si trova sul carbonio meno sostituito. È Markovnikov o anti-Markovnikov? '''Esercizio 60:''' Descrivi il meccanismo completo dell’addizione di HOBr a un alchene. == Esercizi sull'idratazione degli alcheni == '''Esercizo 1''' Spiega perché nell'idratazione acido-catalizzata del 3-metilbut-1-ene si può osservare, oltre al prodotto atteso, anche una quota di 2-metilbutan-2-olo. '''<br />Esercizio 2''' Quale prodotto principale si ottiene dall'idratazione del propene (CH₃–CH=CH₂) con H₂SO₄ diluito / H₂O? a) Propan-1-olo b) Propan-2-olo c) Etanolo d) Propanale '''Esercizio 3''' L'idratazione degli alcheni con catalisi acida è un esempio di quale tipo di reazione? a) Sostituzione nucleofila (SN1) b) Eliminazione (E2) c) Addizione elettrofila d) Ossidazione '''Esercizio 4''' Abbina ogni metodo al prodotto ottenuto a partire dal propene (CH₃–CH=CH₂): metodo: H₂SO₄ diluito / H₂O (Markovnikov, classico), Hg(OAc)₂ / H₂O → NaBH₄ (ossimercuriazione), BH₃·THF → H₂O₂/NaOH (idroborazione), Acido peracetico (CH₃CO₃H) → H₃O⁺. prodotto: Propan-1-olo (anti Markovnikov), Propan-2-olo (con possibili riarrangiamenti), Propan-2-olo (senza riarrangiamenti), Propan-1,2-diolo (apertura epossido). '''Esercizio 5''' Spiega perché nell'idratazione acido-catalizzata del 3-metilbut-1-ene si può osservare, oltre al prodotto atteso, anche una quota di 2-metilbutan-2-olo. '''Esercizio 6''' L’idratazione dell’isobutene produce quale alcol? '''Esercizio 7''' L'idratazione del 2-metilpropene (CH₂=C(CH₃)₂) con H₂SO₄/H₂O fornisce principalmente: a) 1-butanolo b) 2-butanolo c) 2-metilpropan-1-olo d) 2-metilpropan-1-olo '''Esercizio 8''' cosa fornisce prevalentemente l'idratazione del but-1-ene (CH₂=CH–CH₂–CH₃) con H₃O⁺? '''Esercizio 9''' come si chiama il processo in due fasi BH₃·THF → H₂O₂/NaOH '''Esercizio 10''' Disegna il prodotto principale dell'idratazione del propene con H₂SO₄ diluito / H₂O (segui la regola di Markovnikov). '''Esercizio 11''' Nell'ossimercuriazione-riduzione quale coppia di reagenti è usata nel primo passo con l'alchene? a) HgCl₂ / H₂O b) Hg(OAc)₂ / H₂O c) HgSO₄ / H₂SO₄ conc. d) Hg(NO₃)₂ / NaBH₄ == Esercizi sull'idrogenazione degli alcheni == '''Esercizio 1''' Quale alcano si ottiene dall’idrogenazione del propene? '''Esercizio 2''' Disegna (o descrivi) l’addizione di H₂​ al cis-2-butene. '''Esercizio 3''' Determina il prodotto: di (CH₃​)₂​C=CH₂​+H₂ '''Esercizio 4''' ​Abbina ogni alchene al suo prodotto di idrogenazione completa con H₂ / Pd/C. ​alchene: cicloesene, but-2-ene (cis o trans), propene, etene. ​prodotto: propano, butano, cicloesano, etano ​'''Esercizio 5''' ​Qual è il prodotto dell'idrogenazione catalitica del propene (CH₃–CH=CH₂) con H₂ e Pd/C? ​a) Propano ​b) Butano ​c) Cicloesano ​d) Etano ​'''Esercizio 6''' Spiega perché il calore di idrogenazione del benzene (−208 kJ/mol) è molto inferiore a quello previsto per un "cicloesatriene" ipotetico (−360 kJ/mol). Cosa indica questa differenza? '''Esercizio 7''' Abbina ogni alchene al suo calore di idrogenazione approssimativo (ΔH°, kcal/mol). alchene: 3-metil-1-butene, 2-metil-1-butene, 2-metil-2-butene, propene calore di idrogenazione: -30,3 kcal/mol, -26,9 kcal/mol, -28,5 kcal/mol, -29,g kcal/mol '''Esercizio 8''' Disegna il prodotto dell'idrogenazione del cicloesene con H₂ - Pd/C. '''Esercizio 9''' L’idratazione del propene produce principalmente: a) 1-propanolo b) 2-propanolo c) propanale d) propano '''Esercizio 10''' Quale composto si ottiene da: CH₂​=CH₂​+H₂​O a) etano b) etanale c) etanolo d) etino '''Esercizio 11''' Vero o Falso (se falso motiva la risposta): - Un alchene più sostituito ha un calore di idrogenazione maggiore (più negativo) di uno meno sostituito? - L'idrogenazione catalitica degli alcheni è una reazione esotermica? - L'idrogenazione del benzene avviene nelle stesse condizioni di quella degli alcheni semplici? ... [[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == * Esercizio 1: * Esercizio 2: * Ecc. ecc. '''Soluzione esercizio 21:''' Si ottiene 1,2-dibromoetano tramite addizione anti. '''Soluzione esercizio 22:''' Si forma 1,2-dicloropropano. '''Soluzione esercizio 23:''' L’addizione è anti, quindi si ottiene una miscela racemica di: * (2R,3R)-2,3-dibromobutano * (2S,3S)-2,3-dibromobutano '''Soluzione esercizio 24:''' Si ottiene il meso-2,3-dibromobutano. '''Soluzione esercizio 25:''' # Formazione dello ione cloronio ciclico. # Attacco backside dello ione Cl^-. # Formazione di trans-1,2-diclorocicloesano. '''Soluzione esercizio 26:''' È una anti-addizione. '''Soluzione esercizio 27:''' Il doppio legame polarizza Br₂ inducendo un dipolo: * Brδ+ — Brδ− Il Brδ+ viene attaccato dal legame π. '''Soluzione esercizio 28:''' Si ottiene 1,2-dibromoesano. '''Soluzione esercizio 29:''' Uno ione alonio ciclico (bromonio o cloronio). '''Soluzione esercizio 30:''' Perché la reazione è termodinamicamente sfavorita e molto lenta. '''Soluzione esercizio 31:''' Perché reagisce in modo troppo violento ed esplosivo. '''Soluzione esercizio 32:''' Si forma 1,2-dibromo-2-metilpropano. '''Soluzione esercizio 33:''' No. La reazione non è regioselettiva. '''Soluzione esercizio 34:''' Si ottiene trans-1,2-dibromociclopentano. '''Soluzione esercizio 35:''' Quando l’alchene di partenza è achirale e il prodotto genera nuovi centri stereogenici. '''Soluzione:''' Ione bromonio. '''Soluzione esercizio 37:''' Si ottiene 2,3-dibromopentano. '''Soluzione esercizio 38:''' Dal lato opposto rispetto al bromo ponte → attacco backside. '''Soluzione esercizio 39:''' È una addizione elettrofila. '''Soluzione esercizio 40:''' Fase 1: Il doppio legame attacca Br₂ formando uno ione bromonio. Fase 2: Br⁻ apre l’anello con attacco anti. '''Soluzione esercizio 41:''' Si ottiene 2-bromoetanolo (una bromoidrina). '''Soluzione esercizio 42:''' Si forma 1-cloro-2-propanolo. L’OH va sul carbonio più sostituito (Markovnikov). '''Soluzione esercizio 43:''' È una addizione elettrofila. '''Soluzione esercizio 44:''' Uno ione bromonio ciclico. '''Soluzione esercizio 45:''' L’acqua (H₂O) agisce da nucleofilo. '''Soluzione esercizio 46:''' Sì. Il gruppo OH si lega al carbonio più sostituito. '''Soluzione esercizio 47:''' Si ottiene 1-bromo-2-metil-2-propanolo. '''Soluzione esercizio 48:''' È prevalentemente anti-addizione. '''Soluzione esercizio 49:''' Si forma trans-2-bromocicloesanolo. '''Soluzione esercizio 50:''' Perché è presente in concentrazione maggiore ed è un nucleofilo più efficace nel solvente acquoso. '''Soluzione esercizio 51:''' Una reazione acido-base: l’ossigeno perde un protone formando l’aloidrina neutra. '''Soluzione esercizio 52:''' Si ottiene 3-cloro-2-butanolo. '''Soluzione esercizio 53:''' Il bromo agisce come elettrofilo (Brδ+). '''Soluzione''' '''esercizio 54:''' * F₂ reagisce troppo violentemente. * I₂ reagisce troppo lentamente. '''Soluzione esercizio 55:''' Un composto che contiene: un gruppo OH e un alogeno su carboni adiacenti. '''Soluzione esercizio 56:''' Si ottiene 1-bromo-2-propanolo. '''Soluzione esercizio 57:''' Si chiamano aloidrine. '''Soluzione esercizio 58:''' Perché durante il meccanismo si sviluppa maggiore carattere carbocationico sul carbonio più stabile. '''Soluzione esercizio 59:''' È una addizione anti-Markovnikov per il bromo. '''Soluzione esercizio 60:''' Fase 1: L’alchene polarizza Br₂ e forma uno ione bromonio. Fase 2: L’acqua attacca il carbonio più sostituito dal lato opposto. Fase 3: Perdita di H⁺ e formazione dell’aloidrina. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/8-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-8 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche fqngo3xzli6xo9orlyhuu5eic1bs4zm 498391 498379 2026-05-24T14:22:08Z Hippias 18281 rimuovo avviso A 498391 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla preparazione di alcheni: l'eliminazione == '''esercizio 1. Eliminazione da un alogenuro alchilico''' Il 2-bromobutano reagisce con KOH in soluzione alcolica e a caldo. '''Richieste:''' * Scrivi la reazione completa. * Individua il prodotto principale. * Indica il tipo di eliminazione coinvolta. '''esercizio 2. Regola di Saytzev''' Dal 2-cloropentano si ottengono diversi alcheni per eliminazione. '''Richieste:''' * Scrivi tutti i possibili alcheni ottenibili. * Indica quale si forma in quantità maggiore. * Spiega la regola di Saytzev. '''esercizio 3. Eliminazione E2''' Il bromuro di etile reagisce con etossido di sodio (NaOEt). '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo E2. * Indica quale legame si rompe. * Spiega perché la reazione avviene in un solo stadio. '''esercizio 4. Eliminazione E1''' Il terz-butilcloruro viene riscaldato in soluzione alcolica. '''Richieste:''' * Scrivi il meccanismo E1. * Disegna il carbocatione intermedio. * Indica il prodotto finale. '''esercizio5. Disidratazione di un alcol''' L’etanolo viene trattato con H₂SO₄ concentrato a caldo. '''Richieste:''' * Scrivi la reazione. * Spiega il ruolo dell’acido solforico. * Indica il nome dell’alchene ottenuto. '''esercizio 6. Disidratazione del 2-butanolo''' Il 2-butanolo viene riscaldato con H₂SO₄ concentrato. '''Richieste:''' * Scrivi i possibili prodotti. * Indica il prodotto prevalente. * Spiega perché è favorito. '''esercizio 7. Confronto tra SN ed eliminazione''' Il 2-bromopropano può reagire con: * KOH acquoso * KOH alcolico '''Richieste:''' * Scrivi le due reazioni. * Indica quale porta a sostituzione e quale a eliminazione. * Spiega il ruolo del solvente. '''esercizio 8. Individuazione del carbonio β''' Considera il composto 2-bromopentano. '''Richieste:''' * Individua il carbonio α e i carboni β. * Indica quali idrogeni possono essere eliminati. * Scrivi l’alchene ottenuto. '''esercizio 9. Eliminazione e stabilità degli alcheni''' Dal 2-bromo-2-metilbutano si possono ottenere più alcheni. '''Richieste:''' * Scrivi le strutture dei possibili prodotti. * Indica quale alchene è più stabile. * Spiega il motivo della maggiore stabilità. '''esercizio 10. Schema riassuntivo E1 vs E2''' Completa una tabella comparando E1 ed E2 nei seguenti aspetti: * numero di stadi * intermedi presenti * velocità di reazione * tipo di substrato favorito * forza della base * dipendenza dalla concentrazione == Esercizi sull'alogenazione degli alcheni == '''Esercizio 21:''' Scrivi il prodotto della reazione tra etene e Br₂ in solvente inerte. CH₂ = CH₂ + Br₂ → BrCH₂ − CH₂Br '''Esercizio 22:''' Qual è il prodotto principale della reazione tra propene e Cl₂? CH₃ − CH = CH₂ + Cl₂ → CH₃ − CHCl − CH₂Cl '''Esercizio 23:''' Indica la stereochimica del prodotto ottenuto da cis-2-butene con Br₂. '''Esercizio 24:''' Che prodotto si ottiene dalla bromurazione del trans-2-butene? '''Esercizio 25:''' Scrivi il meccanismo della reazione tra cicloesene e Cl₂. C₆H₁₀ + Cl₂ → trans − 1,2 − diclorocicloesano '''Esercizio 26:''' L’addizione di Br₂ agli alcheni è sin o anti? '''Esercizio 27:''' Perché Br₂ può comportarsi da elettrofilo? '''Esercizio 28:''' Determina il prodotto della reazione. CH₂ = CH − (CH₂)₃CH₃ + Br₂ → BrCH₂ − CHBr − (CH₂)₃CH₃ '''Esercizio 29:''' Qual è l’intermedio tipico dell’alogenazione degli alcheni? '''Esercizio 30:''' Perché I₂ reagisce poco con gli alcheni? '''Esercizio 31:''' Perché F₂ non viene normalmente usato? '''Esercizio 32:''' Trova il prodotto. (CH₃)₂C = CH₂ + Br₂ → (CH₃)₂CBr − CH₂Br '''Esercizio 33:''' L’alogenazione con X₂ segue la regola di Markovnikov? '''Esercizio 34:''' Disegna il prodotto della reazione tra ciclopentene e Br₂. '''Esercizio 35:''' Quando si ottiene una miscela racemica? '''Esercizio 36:''' Come si chiama l’intermedio formato con Br₂? '''Esercizio 37:''' Scrivi il prodotto della bromurazione del pent-2-ene. CH₃ − CH = CH − CH₂ − CH₃ + Br₂ → CH₃ − CHBr − CHBr − CH₂ − CH₃ '''Esercizio 38:''' Da quale lato attacca Br^- nello ione bromonio? '''Esercizio 39:''' L’alogenazione degli alcheni è una: sostituzione. eliminazione o addizione elettrofila? '''Esercizio 40:''' Descrivi le due fasi dell’alogenazione di un alchene con Br₂. == Esercizi sull'idroalogenazione degli alcheni == '''Esercizio 41:''' Scrivi il prodotto della reazione tra etene e HOBr. CH₂ = CH₂ + HOBr → HOCH₂ − CH₂Br '''Esercizio 42:''' Determina il prodotto principale della reazione tra propene e HOCl. CH₃ − CH = CH₂ + HOCl → CH₃ − CH(OH) − CH₂Cl '''Esercizio 43:''' Che tipo di reazione è l’addizione di HOX agli alcheni? '''Esercizio 44:''' Quale intermedio si forma durante l’idroalogenazione con HOBr? '''Esercizio 45:''' Nel secondo passaggio della reazione, chi attacca lo ione bromonio? '''Esercizio 46:''' L’addizione di HOBr segue la regola di Markovnikov? '''Esercizio 47:''' Scrivi il prodotto della reazione. (CH₃)₂C = CH₂ + HOBr → (CH₃)₂C(OH) − CH₂Br '''Esercizio 48:''' L’addizione di HOX è sin o anti? '''Esercizio 49:''' Quale prodotto si forma dalla reazione del cicloesene con HOBr? cicloesene + HOBr → trans−2−bromocicloesanolo '''Esercizio 50:''' Perché l’acqua attacca lo ione bromonio invece di Br⁻? '''Esercizio 51:''' Qual è l’ultimo passaggio del meccanismo? '''Esercizio 52:''' Scrivi il prodotto dell’addizione di HOCl al but-2-ene. CH₃ − CH = CH − CH₃ + HOCl → CH₃ − CH(OH) − CHCl − CH₃ '''Esercizio 53:''' Qual è la specie elettrofila in HOBr? '''Esercizio 54:''' Perché F₂ e I₂ non vengono usati comunemente? '''Esercizio 55:''' Che cos’è un’aloidrina? '''Esercizio 56:''' Trova il prodotto della reazione tra propene e Br₂ in acqua. CH₃ − CH = CH₂ + Br₂ + H₂O → CH₃ − CH(OH) − CH₂Br '''Esercizio 57:''' Come si chiamano i prodotti ottenuti con HOX? '''Esercizio 58:''' Perché OH si lega al carbonio più sostituito? '''Esercizio 59:''' Quando il butene reagisce con NBS in presenza di acqua, il bromo si trova sul carbonio meno sostituito. È Markovnikov o anti-Markovnikov? '''Esercizio 60:''' Descrivi il meccanismo completo dell’addizione di HOBr a un alchene. == Esercizi sull'idratazione degli alcheni == '''Esercizo 1''' Spiega perché nell'idratazione acido-catalizzata del 3-metilbut-1-ene si può osservare, oltre al prodotto atteso, anche una quota di 2-metilbutan-2-olo. '''<br />Esercizio 2''' Quale prodotto principale si ottiene dall'idratazione del propene (CH₃–CH=CH₂) con H₂SO₄ diluito / H₂O? a) Propan-1-olo b) Propan-2-olo c) Etanolo d) Propanale '''Esercizio 3''' L'idratazione degli alcheni con catalisi acida è un esempio di quale tipo di reazione? a) Sostituzione nucleofila (SN1) b) Eliminazione (E2) c) Addizione elettrofila d) Ossidazione '''Esercizio 4''' Abbina ogni metodo al prodotto ottenuto a partire dal propene (CH₃–CH=CH₂): metodo: H₂SO₄ diluito / H₂O (Markovnikov, classico), Hg(OAc)₂ / H₂O → NaBH₄ (ossimercuriazione), BH₃·THF → H₂O₂/NaOH (idroborazione), Acido peracetico (CH₃CO₃H) → H₃O⁺. prodotto: Propan-1-olo (anti Markovnikov), Propan-2-olo (con possibili riarrangiamenti), Propan-2-olo (senza riarrangiamenti), Propan-1,2-diolo (apertura epossido). '''Esercizio 5''' Spiega perché nell'idratazione acido-catalizzata del 3-metilbut-1-ene si può osservare, oltre al prodotto atteso, anche una quota di 2-metilbutan-2-olo. '''Esercizio 6''' L’idratazione dell’isobutene produce quale alcol? '''Esercizio 7''' L'idratazione del 2-metilpropene (CH₂=C(CH₃)₂) con H₂SO₄/H₂O fornisce principalmente: a) 1-butanolo b) 2-butanolo c) 2-metilpropan-1-olo d) 2-metilpropan-1-olo '''Esercizio 8''' cosa fornisce prevalentemente l'idratazione del but-1-ene (CH₂=CH–CH₂–CH₃) con H₃O⁺? '''Esercizio 9''' come si chiama il processo in due fasi BH₃·THF → H₂O₂/NaOH '''Esercizio 10''' Disegna il prodotto principale dell'idratazione del propene con H₂SO₄ diluito / H₂O (segui la regola di Markovnikov). '''Esercizio 11''' Nell'ossimercuriazione-riduzione quale coppia di reagenti è usata nel primo passo con l'alchene? a) HgCl₂ / H₂O b) Hg(OAc)₂ / H₂O c) HgSO₄ / H₂SO₄ conc. d) Hg(NO₃)₂ / NaBH₄ == Esercizi sull'idrogenazione degli alcheni == '''Esercizio 1''' Quale alcano si ottiene dall’idrogenazione del propene? '''Esercizio 2''' Disegna (o descrivi) l’addizione di H₂​ al cis-2-butene. '''Esercizio 3''' Determina il prodotto: di (CH₃​)₂​C=CH₂​+H₂ '''Esercizio 4''' ​Abbina ogni alchene al suo prodotto di idrogenazione completa con H₂ / Pd/C. ​alchene: cicloesene, but-2-ene (cis o trans), propene, etene. ​prodotto: propano, butano, cicloesano, etano ​'''Esercizio 5''' ​Qual è il prodotto dell'idrogenazione catalitica del propene (CH₃–CH=CH₂) con H₂ e Pd/C? ​a) Propano ​b) Butano ​c) Cicloesano ​d) Etano ​'''Esercizio 6''' Spiega perché il calore di idrogenazione del benzene (−208 kJ/mol) è molto inferiore a quello previsto per un "cicloesatriene" ipotetico (−360 kJ/mol). Cosa indica questa differenza? '''Esercizio 7''' Abbina ogni alchene al suo calore di idrogenazione approssimativo (ΔH°, kcal/mol). alchene: 3-metil-1-butene, 2-metil-1-butene, 2-metil-2-butene, propene calore di idrogenazione: -30,3 kcal/mol, -26,9 kcal/mol, -28,5 kcal/mol, -29,g kcal/mol '''Esercizio 8''' Disegna il prodotto dell'idrogenazione del cicloesene con H₂ - Pd/C. '''Esercizio 9''' L’idratazione del propene produce principalmente: a) 1-propanolo b) 2-propanolo c) propanale d) propano '''Esercizio 10''' Quale composto si ottiene da: CH₂​=CH₂​+H₂​O a) etano b) etanale c) etanolo d) etino '''Esercizio 11''' Vero o Falso (se falso motiva la risposta): - Un alchene più sostituito ha un calore di idrogenazione maggiore (più negativo) di uno meno sostituito? - L'idrogenazione catalitica degli alcheni è una reazione esotermica? - L'idrogenazione del benzene avviene nelle stesse condizioni di quella degli alcheni semplici? ... [[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == * Esercizio 1: * Esercizio 2: * Ecc. ecc. '''Soluzione esercizio 21:''' Si ottiene 1,2-dibromoetano tramite addizione anti. '''Soluzione esercizio 22:''' Si forma 1,2-dicloropropano. '''Soluzione esercizio 23:''' L’addizione è anti, quindi si ottiene una miscela racemica di: * (2R,3R)-2,3-dibromobutano * (2S,3S)-2,3-dibromobutano '''Soluzione esercizio 24:''' Si ottiene il meso-2,3-dibromobutano. '''Soluzione esercizio 25:''' # Formazione dello ione cloronio ciclico. # Attacco backside dello ione Cl^-. # Formazione di trans-1,2-diclorocicloesano. '''Soluzione esercizio 26:''' È una anti-addizione. '''Soluzione esercizio 27:''' Il doppio legame polarizza Br₂ inducendo un dipolo: * Brδ+ — Brδ− Il Brδ+ viene attaccato dal legame π. '''Soluzione esercizio 28:''' Si ottiene 1,2-dibromoesano. '''Soluzione esercizio 29:''' Uno ione alonio ciclico (bromonio o cloronio). '''Soluzione esercizio 30:''' Perché la reazione è termodinamicamente sfavorita e molto lenta. '''Soluzione esercizio 31:''' Perché reagisce in modo troppo violento ed esplosivo. '''Soluzione esercizio 32:''' Si forma 1,2-dibromo-2-metilpropano. '''Soluzione esercizio 33:''' No. La reazione non è regioselettiva. '''Soluzione esercizio 34:''' Si ottiene trans-1,2-dibromociclopentano. '''Soluzione esercizio 35:''' Quando l’alchene di partenza è achirale e il prodotto genera nuovi centri stereogenici. '''Soluzione:''' Ione bromonio. '''Soluzione esercizio 37:''' Si ottiene 2,3-dibromopentano. '''Soluzione esercizio 38:''' Dal lato opposto rispetto al bromo ponte → attacco backside. '''Soluzione esercizio 39:''' È una addizione elettrofila. '''Soluzione esercizio 40:''' Fase 1: Il doppio legame attacca Br₂ formando uno ione bromonio. Fase 2: Br⁻ apre l’anello con attacco anti. '''Soluzione esercizio 41:''' Si ottiene 2-bromoetanolo (una bromoidrina). '''Soluzione esercizio 42:''' Si forma 1-cloro-2-propanolo. L’OH va sul carbonio più sostituito (Markovnikov). '''Soluzione esercizio 43:''' È una addizione elettrofila. '''Soluzione esercizio 44:''' Uno ione bromonio ciclico. '''Soluzione esercizio 45:''' L’acqua (H₂O) agisce da nucleofilo. '''Soluzione esercizio 46:''' Sì. Il gruppo OH si lega al carbonio più sostituito. '''Soluzione esercizio 47:''' Si ottiene 1-bromo-2-metil-2-propanolo. '''Soluzione esercizio 48:''' È prevalentemente anti-addizione. '''Soluzione esercizio 49:''' Si forma trans-2-bromocicloesanolo. '''Soluzione esercizio 50:''' Perché è presente in concentrazione maggiore ed è un nucleofilo più efficace nel solvente acquoso. '''Soluzione esercizio 51:''' Una reazione acido-base: l’ossigeno perde un protone formando l’aloidrina neutra. '''Soluzione esercizio 52:''' Si ottiene 3-cloro-2-butanolo. '''Soluzione esercizio 53:''' Il bromo agisce come elettrofilo (Brδ+). '''Soluzione''' '''esercizio 54:''' * F₂ reagisce troppo violentemente. * I₂ reagisce troppo lentamente. '''Soluzione esercizio 55:''' Un composto che contiene: un gruppo OH e un alogeno su carboni adiacenti. '''Soluzione esercizio 56:''' Si ottiene 1-bromo-2-propanolo. '''Soluzione esercizio 57:''' Si chiamano aloidrine. '''Soluzione esercizio 58:''' Perché durante il meccanismo si sviluppa maggiore carattere carbocationico sul carbonio più stabile. '''Soluzione esercizio 59:''' È una addizione anti-Markovnikov per il bromo. '''Soluzione esercizio 60:''' Fase 1: L’alchene polarizza Br₂ e forma uno ione bromonio. Fase 2: L’acqua attacca il carbonio più sostituito dal lato opposto. Fase 3: Perdita di H⁺ e formazione dell’aloidrina. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/8-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-8 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche ntedertmpdmix34g6bzlus72ig0j5zz 0 59255 498393 497850 2026-05-24T14:23:01Z Hippias 18281 rimuovo avviso A 498393 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura degli alogenuri alchilici == === Esercizi === '''1. Classificazione degli aloalcani''' Classifica ciascun composto come metilico, primario (1°), secondario (2°) o terziario (3°). a) CH₃Br b) CH₃CH₂Cl c) CH₃CHBrCH₃ d) (CH₃)₃CCl e) CH₂Cl₂ f) CH₃CH₂CH(I)CH₂CH₃ '''2. Individuazione del carbonio funzionale''' Per ciascun composto indica: * il carbonio legato all’alogeno * quanti gruppi alchilici sono legati a quel carbonio * la classificazione dell’alogenuro a) CH₃CH₂CH₂Br b) CH₃CH(Cl)CH₃ c) (CH₃)₃CI '''3. Nome IUPAC''' Assegna il nome IUPAC ai seguenti composti. a) CH₃CH₂CH₂Cl b) CH₃CH₂CHBrCH₃ c) CH₃CH₂CH₂CH₂I d) (CH₃)₂CHCH₂Br e) CH₃C(Cl)(CH₃)CH₂CH₃ '''4. Nome comune + nome IUPAC''' Scrivi sia il nome comune sia il nome IUPAC. a) CH₃CH₂Br b) CH₃CH₂CH₂Cl c) (CH₃)₂CHCl d) CH₃I '''5. Disegna le strutture''' Disegna la formula di struttura condensata dei seguenti composti. a) 2-cloropentano b) 1-bromo-3-metilbutano c) 2-bromo-2-metilpropano d) 1,2-dicloroetano '''6. Numerazione corretta della catena''' Nomina correttamente il composto seguente scegliendo la numerazione giusta: CH₃CH₂CH(Br)CH(CH₃)CH₂CH₃ '''7. Ordine alfabetico dei sostituenti''' Nomina il composto rispettando l’ordine alfabetico. CH₃CH(Cl)CH(CH₃)CH₂Br '''8. Catena principale''' Individua la catena principale e assegna il nome IUPAC. CH₃CH₂C(Cl)(CH₃)CH₂CH₂CH₃ '''9. Alogenuri multipli''' Nomina i seguenti composti. a) CH₂ClCH₂Cl b) CHCl₂CH₃ c) CCl₄ d) CH₂BrCHBrCH₃ '''10. Cicloalcani alogenati''' Scrivi il nome IUPAC dei seguenti composti. a) cicloesano con un Br sul carbonio 1 b) cicloesano con Cl sul carbonio 1 e CH₃ sul carbonio 3 c) cicloesano con due Br sul carbonio 1 '''11. Errori di nomenclatura''' Correggi gli errori nei seguenti nomi. a) 4-clorobutano b) 3-bromopropano c) 1-metil-1-cloroetano '''12. Formula → nome''' Scrivi il nome IUPAC. a) CH₃CH₂CH₂CH(Br)CH₃ b) CH₃CH(CH₃)CH(Cl)CH₃ c) CH₂ClCH₂CH₂CH₃ '''13. Nome → formula''' Scrivi la formula condensata. a) 2-cloro-3-metilesano b) 1-bromo-2,2-dimetilbutano c) 3-bromo-3-etilpentano '''14. Confronto tra isomeri''' Disegna e nomina tutti gli isomeri monoclorurati del butano. '''15. Riconoscimento della classe''' Indica quali composti sono secondari. a) CH₃CH₂CH₂Cl b) CH₃CHClCH₃ c) (CH₃)₃CBr d) CH₃CH₂CH(I)CH₂CH₃ '''16. Composti vinilici e arilici''' Spiega perché gli alogenuri vinilici e arilici sono meno reattivi rispetto agli alogenuri alchilici. '''17. Alogenuri allilici e benzilici''' Spiega perché gli alogenuri allilici e benzilici sono particolarmente reattivi. '''18. Isomeria''' Quanti isomeri monoclorurati si ottengono dal propano? Scrivili e nominali. '''19. Riconoscimento dei gruppi''' Indica quale alogeno è presente e il relativo prefisso IUPAC. a) F b) Cl c) Br d) I '''20. Esercizio completo''' Per il composto: CH₃CH₂CH(Br)CH(CH₃)CH₂CH₂Cl indica: * catena principale * numerazione corretta * tutti i sostituenti * nome IUPAC completo * classificazione dell’atomo di carbonio legato al Br * classificazione dell’atomo di carbonio legato al Cl == Esercizi sulle proprietà fisiche degli alogenuri alchilici == === Esercizi === '''21.''' Spiega perché il legame C–Cl è polare utilizzando il concetto di elettronegatività. '''22.''' Indica la carica parziale presente nei legami: a) C–F b) C–Br '''23.''' Spiega perché gli aloalcani hanno punti di ebollizione più alti degli alcani con lo stesso numero di carboni. '''24.''' Quale composto ha il punto di ebollizione maggiore? Motiva. a) CH₄ oppure CH₃Cl b) CH₃Cl oppure CH₃Br c) CH₃Br oppure CH₃I '''25.''' Perché aumentando la dimensione dell’alogeno aumenta il punto di ebollizione? '''26.''' Quali forze intermolecolari agiscono negli alogenuri alchilici? '''27.''' Spiega il ruolo delle forze di dispersione di London negli aloalcani. '''28.''' Che cosa sono le interazioni dipolo-dipolo? Come si formano negli alogenuri alchilici? '''29.''' Confronta: etano e cloroetano in termini di: * polarità * punto di ebollizione * forze intermolecolari '''30.''' Spiega perché gli alogenuri alchilici sono poco solubili in acqua. '''31.''' Perché invece gli aloalcani si sciolgono bene nei solventi organici? '''32.''' Ordina i seguenti composti in ordine crescente di punto di ebollizione: CH₄, CH₃Cl, CH₃Br, CH₃I '''33.''' Spiega perché il legame C–F è più forte del legame C–I. '''34.''' Ordina i seguenti legami dal più forte al più debole: C–F, C–Cl, C–Br, C–I '''35.''' Ordina i seguenti alogenuri in ordine crescente di reattività: R–F, R–Cl, R–Br, R–I '''36.''' Perché i fluoroalcani sono i meno reattivi? '''37.''' Quale composto reagisce più facilmente? a) CH₃Cl b) CH₃I Spiega. '''38.''' Spiega il collegamento tra lunghezza del legame e forza del legame. '''39.''' Perché l’aumento della catena carboniosa aumenta il punto di ebollizione? '''40.''' Esercizio completo: Confronta CH₃CH₃ e CH₃CH₂Cl spiegando: * quale ha il punto di ebollizione maggiore * quale è più polare * quali forze intermolecolari possiedono * quale è più solubile in acqua * quale è più reattivo * == Esercizi sulla preparazione degli alogenuri alchilici == === Esercizi === '''41.''' Che cos’è l’alogenazione radicalica? A) Una reazione di addizione degli alcani B) Una reazione di sostituzione in cui un H viene sostituito da un alogeno C) Una reazione di eliminazione D) Una reazione acido-base '''42.''' Nella reazione tra metano e cloro si forma: CH₄ + Cl₂ → ? A) CH₂Cl₂ + H₂ B) CH₃Cl + HCl C) CH₃OH + HCl D) CCl₄ + H₂ '''43.''' Quale condizione è necessaria per iniziare la clorurazione radicalica? A) Acqua B) Acido solforico C) Luce UV o calore D) Ossigeno '''44.''' Durante la fase di inizio il legame Cl–Cl si rompe tramite: A) eterolisi B) condensazione C) omolisi D) idrolisi '''45.''' L’omolisi del Cl₂ produce: A) Cl⁺ e Cl⁻ B) due radicali Cl• C) HCl D) Cl₂⁺ '''46.''' Che cos’è un radicale libero? A) Una molecola neutra stabile B) Una specie con un elettrone spaiato C) Una specie con due protoni in più D) Una molecola con doppio legame '''47.''' Nella prima fase di propagazione il radicale cloro: A) rompe il legame C–C B) estrae un H dal metano C) forma direttamente etano D) elimina H₂O '''48.''' Nella prima propagazione della clorurazione del metano si forma: A) CH₃• e HCl B) CH₃Cl e H₂ C) CCl₄ e H₂ D) CH₂Cl₂ '''49.''' Nella seconda fase di propagazione il radicale metile reagisce con: A) HCl B) CH₄ C) Cl₂ D) O₂ '''50.''' Nella seconda propagazione si ottiene: A) etano B) clorometano e un radicale Cl• C) H₂ D) acqua '''51.''' Perché il meccanismo è definito “a catena”? A) Perché si formano catene carboniose B) Perché i radicali continuano a rigenerarsi C) Perché si forma un polimero D) Perché il cloro è in catena '''52.''' Quale delle seguenti è una reazione di terminazione? A) Cl• + CH₄ → HCl + CH₃• B) CH₃• + Cl₂ → CH₃Cl + Cl• C) Cl• + Cl• → Cl₂ D) CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl '''53.''' L’unione di due radicali metile produce: A) CH₃Cl B) CH₄ C) CH₃CH₃ D) C₂H₂ '''54.''' Quale prodotto è un sottoprodotto della clorurazione del metano? A) etano B) etene C) benzene D) propano '''55.''' Perché la clorurazione del metano produce più composti? A) Il cloro reagisce solo una volta B) Tutti gli H possono essere sostituiti successivamente C) Il metano è instabile D) Perché si forma acqua '''56.''' Quale composto NON deriva dalla clorurazione del metano? A) CH₂Cl₂ B) CHCl₃ C) CCl₄ D) CH₃OH '''57.''' La clorurazione del propano produce principalmente: A) solo 1-cloropropano B) solo 2-cloropropano C) 1-cloropropano e 2-cloropropano D) propene '''58.''' Nel propano gli idrogeni secondari sono: A) meno reattivi di quelli primari B) più reattivi di quelli primari C) ugualmente reattivi D) non reattivi '''59.''' Quale radicale è più stabile? A) metilico B) primario C) secondario D) terziario '''60.''' Quale legame C–H è più facile da rompere? A) metilico B) primario C) secondario D) terziario[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == '''1.''' a) metilico b) 1° c) 2° d) 3° e) metilenico / considerato 1° f) 2° '''2.''' a) carbonio terminale → 1 gruppo alchilico → 1° b) carbonio centrale → 2 gruppi alchilici → 2° c) carbonio centrale → 3 gruppi alchilici → 3° '''3.''' a) 1-cloropropano b) 2-bromobutano c) 1-iodobutano d) 1-bromo-2-metilpropano e) 2-cloro-2-metilbutano '''4.''' a) bromuro di etile → bromoetano b) cloruro di propile → 1-cloropropano c) cloruro di isopropile → 2-cloropropano d) ioduro di metile → iodometano '''5.''' a) CH₃CH(Cl)CH₂CH₂CH₃ b) BrCH₂CH₂CH(CH₃)CH₃ c) (CH₃)₃CBr d) ClCH₂CH₂Cl '''6.''' 3-bromo-4-metilesano '''7.''' 1-bromo-3-cloro-2-metilbutano '''8.''' 3-cloro-3-metilesano '''9.''' a) 1,2-dicloroetano b) 1,1-dicloroetano c) tetraclorometano d) 1,2-dibromopropano '''10.''' a) bromocicloesano b) 1-cloro-3-metilcicloesano c) 1,1-dibromocicloesano '''11.''' a) 1-clorobutano b) 1-bromopropano c) 2-cloropropano '''12.''' a) 2-bromopentano b) 2-cloro-3-metilbutano c) 1-clorobutano '''13.''' a) CH₃CH(Cl)CH(CH₃)CH₂CH₂CH₃ b) BrCH₂C(CH₃)₂CH₂CH₃ c) CH₃CH₂C(Br)(CH₂CH₃)CH₂CH₃ '''14.''' * 1-clorobutano * 2-clorobutano '''15.''' Composti secondari: b) CH₃CHClCH₃ d) CH₃CH₂CH(I)CH₂CH₃ '''16.''' Perché l’alogeno è legato a un carbonio sp² e il legame è più forte e meno reattivo. '''17.''' Perché i carbocationi/allili/radicali intermedi sono stabilizzati per risonanza. '''18.''' Due isomeri: * 1-cloropropano * 2-cloropropano '''19.''' a) fluoro- b) cloro- c) bromo- d) iodo- '''20.''' * catena principale: eptano * numerazione corretta da destra * sostituenti: 2-cloro, 5-bromo, 4-metil * nome: 5-bromo-2-cloro-4-metileptano * C con Br → secondario * C con Cl → primario '''21.''' Il Cl è più elettronegativo del C, quindi attira maggiormente gli elettroni. '''22.''' a) Cδ⁺–Fδ⁻ b) Cδ⁺–Brδ⁻ '''23.''' Perché hanno: * forze di London maggiori * interazioni dipolo-dipolo '''24.''' a) CH₃Cl b) CH₃Br c) CH₃I '''25.''' Perché aumentano: * massa molecolare * polarizzabilità * forze di London '''26.''' * dispersione di London * dipolo-dipolo '''27.''' Le grandi nuvole elettroniche generano dipoli temporanei più forti. '''28.''' Attrazioni tra cariche parziali positive e negative di molecole diverse. '''29.''' Etano: * apolare * p.eb basso Cloroetano: * polare * p.eb maggiore * forze dipolo-dipolo '''30.''' Perché non riescono a compensare energeticamente la rottura dei legami a idrogeno dell’acqua. '''31.''' Perché possiedono forze intermolecolari simili (“il simile scioglie il simile”). '''32.''' CH₄ < CH₃Cl < CH₃Br < CH₃I '''33.''' Il F è più piccolo → legame più corto e forte. '''34.''' C–F > C–Cl > C–Br > C–I '''35.''' R–F < R–Cl < R–Br < R–I '''36.''' Perché il legame C–F è molto forte. '''37.''' CH₃I, perché il legame C–I è più debole. '''38.''' Più il legame è lungo, più è debole. '''39.''' Aumenta la superficie molecolare → aumentano le forze di London. '''40.''' CH₃CH₂Cl: * punto di ebollizione maggiore * più polare * forze dipolo-dipolo + London * leggermente più solubile * più reattivo '''41–60''' '''41.''' B '''42.''' B '''43.''' C '''44.''' C '''45.''' B '''46.''' B '''47.''' B '''48.''' A '''49.''' C '''50.''' B '''51.''' B '''52.''' C '''53.''' C '''54.''' A '''55.''' B '''56.''' D '''57.''' C '''58.''' B '''59.''' D '''60.''' D == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/10-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-10 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 0skbgrqd562aix729ewa34bi0d4enx7 0 59256 498405 491433 2026-05-24T15:36:25Z Conte2007 51006 /* Esercizio 61 */ 498405 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura degli alchini == === Esercizio 1 === testo === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... === == Esercizi sulle reazioni di alogenazione e idroalogenazione degli alchini == === Esercizio 21 === testo ... == Esercizi sulle reazioni di idratazione degli alchini == === Esercizio 41 === testo ... == Esercizi sull'idratazione degli alchini == == Esercizi sull'idrogenazione (riduzione) degli alchini == === Esercizio 81 === testo ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == * Esercizio 1: * Esercizio 2: * Ecc. ecc. * Esercizio 21 == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/9-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-9 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 6fcoopdaqmfu6r1rskmhlph9qv4uif7 498427 498405 2026-05-24T18:00:55Z Conte2007 51006 /* Esercizi sull'idratazione degli alchini */ 498427 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura degli alchini == === Esercizio 1 === testo === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... === == Esercizi sulle reazioni di alogenazione e idroalogenazione degli alchini == === Esercizio 21 === testo ... == Esercizi sulle reazioni di idratazione degli alchini == === Esercizio 41 === testo ... == Esercizi sull'idratazione degli alchini == ==== Esercizio 1 ==== Completa le seguenti equazioni di reazione scrivendo il prodotto organico ottenuto: : a) CH≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : b) CH₃–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : c) CH₃–C≡C–CH₃ + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : d) CH₃CH₂–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → ==== Esercizio 2 ==== [[File:1-pentino, Esercizio 2 Idratazione.png|centro|137x137px]] Scrivi il nome IUPAC del prodotto che si ottiene dall’idratazione acida dell’alchino rappresentato. ==== Esercizio 3 ==== Spiega perché l’idratazione dell’acetilene (CH≡CH) produce acetaldeide e non un chetone, mentre l’idratazione del propino (CH₃–C≡CH) produce un chetone. ==== Esercizio 4 ==== Dall’idratazione acida del propino, l’atomo di ossigeno si lega al carbonio interno (C-2) o al carbonio terminale (C-1)? Rispondi applicando in modo diretto la regola di Markovnikov. ==== Esercizio 5 ==== Durante la reazione di idratazione del propino, prima di ottenere il chetone finale, si forma un intermedio instabile che contiene contemporaneamente un doppio legame (C=C) e un gruppo ossidrile (–OH). Come si chiama questa specifica classe di composti? Scrivi la sua formula di struttura. ==== Esercizio 6 ==== Spiega che cos’è la tautomeria cheto-enolica e perché è indispensabile per comprendere il prodotto finale dell’idratazione degli alchini. ==== Esercizio 7 ==== [[File:2-pentanone, Esercizio 7 Chimica organica.png|centro|216x216px]] Risali all’alchino o agli alchini di partenza che potrebbero dare il composto carbonilico rappresentato per idratazione acida (H₂SO₄/HgSO₄, H₂O). Indica le condizioni di reazione. ==== Esercizio 8 ==== Nella seguente equazione è stato commesso un errore. Individua l’errore, spiega perché è sbagliato e scrivi l’equazione corretta: : CH₃–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → CH₃–CH₂–CHO ==== Esercizio 9 ==== Per far avvenire l’idratazione di un alchino non basta usare l’acqua, ma è necessario aggiungere l’acido solforico (H₂SO₄) e il solfato mercurico (HgSO₄). Spiega brevemente qual è la funzione chimica di queste due sostanze all’interno della reazione. ==== Esercizio 10 ==== [[File:3-esino, Esercizio 10 Chimica organica.png|centro|175x175px]] Spiega perché dall’idratazione acida dell’alchino rappresentato si ottiene un unico prodotto, e scrivi la sua formula di struttura. ==== Esercizio 11 ==== Uno studente afferma: «Dall’idratazione di qualsiasi alchino si ottiene sempre e solo un chetone». Sei d’accordo? Argomenta la risposta portando almeno due esempi a supporto della tua posizione. ==== Esercizio 12 ==== Indica, per ciascuno dei seguenti alchini, se il prodotto di idratazione acida è un’aldeide o un chetone, e motiva la risposta in base alla struttura dell’alchino: : a) 1-butino : b) 2-butino : c) 1-pentino : d) 2-pentino ==== Esercizio 13 ==== Spiega perché la forma enolica che si forma come intermedio nell’idratazione degli alchini è termodinamicamente meno stabile della corrispondente forma chetonica. ==== Esercizio 14 ==== [[File:Prop-1-en-2-olo.png|centro|135x135px]] Identifica la specie chimica rappresentata nell’immagine e descrivi il ruolo che svolge nel meccanismo di idratazione dell’alchino. ==== Esercizio 15 ==== Un chimico vuole sintetizzare il butanone (CH₃–CO–CH₂–CH₃) a partire da un alchino. Quale alchino deve scegliere come reagente di partenza? Descrivi le condizioni di reazione necessarie. ==== Esercizio 16 ==== Spiega, con riferimento alla regola di Markovnikov, perché nell’idratazione di un alchino terminale il gruppo ossidrile (–OH) si lega preferenzialmente al carbonio interno del triplo legame e non a quello terminale. ==== Esercizio 17 ==== Nella seguente equazione è stato commesso un errore. Individua l’errore, spiega perché è sbagliato e scrivi l’equazione corretta: : CH₃–C≡C–CH₃ + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → CH₃–CH(OH)–CH=CH₂ ==== Esercizio 18 ==== [[File:1-butyne, 2-butyne.png|centro|253x253px]] Confronta i prodotti di idratazione acida dei due alchini rappresentati. Spiega le analogie e le differenze nei prodotti ottenuti. ==== Esercizio 19 ==== Prevedi quanti prodotti di idratazione acida distinti si possono ottenere da ciascuno dei seguenti alchini, e scrivi le loro formule di struttura: : a) 2-butino : b) 2-pentino : c) 3-esino : d) 4-ottino ==== Esercizio 20 ==== Quando si esegue l’idratazione acida di un qualsiasi alchino terminale (con più di due atomi di carbonio), il gruppo carbonilico (C=O) del chetone finale si forma sempre sul carbonio interno in posizione 2 della catena e mai sul carbonio terminale in posizione 1. Spiega il motivo di questa selettività. ====== Esercizio 21 ====== Disegna la struttura del prodotto principale che si forma quando il '''1-esino''' viene trattato con H₂O / H₂SO₄ in presenza di HgSO₄. [[File:1-esino.png|centro|senza_cornice|181x181px]] === Soluzioni === ==== Esercizio 1 ==== * a) <chem>CH#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CHO</chem> ''(acetaldeide o etanale)'' * b) <chem>CH3-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH3</chem> ''(acetone o propanone)'' * c) <chem>CH3-C#C-CH3 + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH2-CH3</chem> ''(butanone)'' * d) <chem>CH3CH2-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CH2-CO-CH3</chem> ''(butanone)'' ==== Esercizio 2 ==== Il nome IUPAC del prodotto ottenuto dall'idratazione del 1-pentino è pentan-2-one. L'idratazione acida segue la regola di Markovnikov: l'ossigeno si lega al carbonio interno C-2, generando un metilchetone. ==== Esercizio 3 ==== L'acetilene (etino) possiede solo due atomi di carbonio (<chem>CH#CH</chem>). Quando l'acqua si addiziona al triplo legame, l'intermedio enolico che si forma è l'etanolo (<chem>CH2=CH-OH</chem>). La successiva tautomeria sposta l'idrogeno su un carbonio e l'ossigeno sull'altro, portando necessariamente a un gruppo carbonilico terminale (<chem>-CHO</chem>), cioè all'acetaldeide (un'aldeide). Nel propino (<chem>CH3-C#CH</chem>), il triplo legame coinvolge un carbonio terminale e uno interno; la regola di Markovnikov impone che l'ossigeno si leghi al carbonio interno (C-2), generando un gruppo carbonilico affiancato da due atomi di carbonio (<chem>C-CO-C</chem>), che definisce la struttura di un chetone (il propanone). ==== Esercizio 4 ==== L'atomo di ossigeno si lega al carbonio interno (C-2). Secondo la regola di Markovnikov, in una reazione di addizione elettrofila l'idrogeno dell'acqua si addiziona al carbonio del triplo legame che lega già il maggior numero di idrogeni (il carbonio terminale C-1, che ne ha uno), mentre il gruppo ossidrile <chem>-OH</chem> (e di conseguenza l'atomo di ossigeno finale) si lega al carbonio più sostituito (il carbonio interno C-2, che non ha idrogeni). ==== Esercizio 5 ==== Questa specifica classe di composti prende il nome di enolo (dall'unione di ''-en'' per il doppio legame e ''-olo'' per il gruppo alcolico). La formula di struttura dell'intermedio enolico del propino è il prop-1-en-2-olo: :<chem>CH2=C(OH)-CH3</chem> ==== Esercizio 6 ==== La tautomeria cheto-enolica è una forma particolare di isomeria di struttura (nello specifico, una tautomeria) in cui un enolo e un chetone (o aldeide) si interconvertono rapidamente l'uno nell'altro mediante lo spostamento di un atomo di idrogeno (un protone) e di un doppio legame. È indispensabile per comprendere il prodotto finale perché l'idratazione diretta del triplo legame produce inizialmente un enolo, il quale è un composto altamente instabile. Senza la tautomeria, che riarrangia la molecola nella sua forma carbonilica stabile (<chem>C=O</chem>), non si potrebbe spiegare perché il prodotto isolato al termine della reazione sia un chetone o un'aldeide e non un alcol insaturo. ==== Esercizio 7 ==== Gli alchini di partenza che possono dare il pentan-2-one (<chem>CH3-CO-CH2-CH2-CH3</chem>) sono due: # 1-pentino (<chem>CH3-CH2-CH2-C#CH</chem>) - per addizione secondo Markovnikov sul C-2. # 2-pentino (<chem>CH3-CH2-C#C-CH3</chem>) - alchino asimmetrico che per idratazione fornisce una miscela di pentan-2-one e pentan-3-one. * Condizioni di reazione: Acqua (<chem>H2O</chem>), in presenza di acido solforico (<chem>H2SO4</chem>) come catalizzatore acido e solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>) come co-catalizzatore. ==== Esercizio 8 ==== * L'errore: Il prodotto scritto nell'equazione è un'aldeide (il propanale, <chem>CH3-CH2-CHO</chem>). * Perché è sbagliato: L'idratazione del propino è una reazione regioselettiva che segue la regola di Markovnikov. L'ossigeno deve legarsi al carbonio interno (C-2) e non a quello terminale (C-1). Di conseguenza, si deve ottenere un chetone (l'acetone) e non un'aldeide. * Equazione corretta: :<chem>CH3-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH3</chem> ==== Esercizio 9 ==== * Acido solforico (<chem>H2SO4</chem>): Fornisce gli ioni idrogeno (<chem>H+</chem>) necessari per iniziare l'addizione elettrofila, fungendo da catalizzatore acido. * Solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>): Lo ione mercurico (<chem>Hg^2+</chem>) agisce come un potente catalizzatore coordinandosi con gli elettroni <chem>\pi</chem> del triplo legame dell'alchino. Questo rende il triplo legame molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco nucleofilo da parte dell'acqua, velocizzando una reazione che altrimenti sarebbe estremamente lenta (poiché i carbocationi vinilici intermedi sono molto instabili). ==== Esercizio 10 ==== Si ottiene un unico prodotto perché il 3-esino è un alchino interno perfettamente simmetrico. Entrambi i carboni del triplo legame (C-3 e C-4) hanno lo stesso grado di sostituzione e sono chimicamente equivalenti. Che l'ossigeno si leghi al C-3 o al C-4, la molecola risultante, numerata secondo le regole IUPAC a partire dall'estremità più vicina al gruppo carbonilico, è sempre la stessa. * Formula di struttura del prodotto (esan-3-one): :<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3</chem> ==== Esercizio 11 ==== No, non si è d'accordo. L'affermazione dello studente è errata poiché esiste un'eccezione fondamentale nella reazione di idratazione acida, oltre alla possibilità di usare reazioni diverse per gli alchini terminali. * Esempio 1 (Idratazione acida dell'acetilene): L'idratazione in condizioni acide dell'acetilene (<chem>CH#CH</chem>) produce l'acetaldeide (un'aldeide) e non un chetone, poiché la molecola ha solo due atomi di carbonio. * Esempio 2 (Idroborazione-ossidazione): Se si cambia la metodica di idratazione utilizzando l'idroborazione-ossidazione (condizioni anti-Markovnikov) su un qualsiasi alchino terminale, come il propino, si ottiene sistematicamente un'aldeide (in questo caso, il propanale). ==== Esercizio 12 ==== * a) 1-butino: Chetone (butanone). È un alchino terminale; secondo la regola di Markovnikov l'ossigeno si lega al C-2 interno. * b) 2-butino: Chetone (butanone). È un alchino interno simmetrico; l'attacco su uno dei due carboni interni genera il gruppo carbonilico in mezzo alla catena. * c) 1-pentino: Chetone (pentan-2-one). È un alchino terminale; l'ossigeno si posiziona sul carbonio interno più sostituito (C-2). * d) 2-pentino: Chetone (miscela di pentan-2-one e pentan-3-one). È un alchino interno; l'ossigeno si lega a uno dei due carboni interni del triplo legame, generando in ogni caso strutture chetoniche. ==== Esercizio 13 ==== La forma chetonica è termodinamicamente favorita ed è nettamente più stabile rispetto alla forma enolica principalmente a causa delle energie dei legami coinvolti. Il legame doppio carbonio-ossigeno (<chem>C=O</chem>) del chetone è un legame estremamente forte e stabile, la cui energia di legame è nettamente superiore rispetto alla combinazione di un doppio legame carbonio-carbonio (<chem>C=C</chem>) e un legame singolo carbonio-ossigeno (<chem>C-O</chem>) presenti nell'enolo. Il sistema evolve spontaneamente verso la configurazione a minore contenuto energetico. ==== Esercizio 14 ==== * Se l'immagine mostra un carbocatione vinilico (<chem>R-C^+=CH2</chem>): Si tratta dell'intermedio elettrofilo altamente instabile che si forma nella prima tappa dopo l'attacco del protone <chem>H+</chem>. Il suo ruolo è quello di subire l'attacco nucleofilo da parte dell'acqua per formare il legame carbonio-ossigeno. * Se l'immagine mostra un enolo (<chem>R-C(OH)=CH2</chem>): Si tratta dell'intermedio neutro. Svolge il ruolo di precursore diretto del prodotto finale: attraverso la tautomeria cheto-enolica si converte nel rispettivo isomero carbonilico stabile. ==== Esercizio 15 ==== * Alchino di partenza: Il chimico può scegliere indifferentemente il 1-butino (<chem>CH3-CH2-C#CH</chem>) oppure il 2-butino (<chem>CH3-C#C-CH3</chem>). In entrambi i casi, l'idratazione acida guiderà la formazione del gruppo <chem>C=O</chem> sul secondo carbonio della catena a 4 atomi, producendo butanone puro. * Condizioni di reazione: Trattamento dell'alchino con acqua (<chem>H2O</chem>), acido solforico (<chem>H2SO4</chem>) e solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>) a caldo. ==== Esercizio 16 ==== Nell'idratazione acida, il primo stadio prevede l'addizione di un protone (<chem>H+</chem>) al triplo legame per generare un carbocatione. Se il protone si lega al carbonio terminale, si forma un carbocatione vinilico secondario sul carbonio interno (<chem>R-C^+=CH2</chem>). Se il protone si legasse al carbonio interno, si formerebbe un carbocatione vinilico primario sul carbonio terminale (<chem>R-CH=CH^+</chem>). I carbocationi secondari sono molto più stabili di quelli primari grazie all'effetto induttivo stabilizzante dei gruppi alchilici circostanti. Di conseguenza, l'acqua (nucleofilo) attacca esclusivamente il carbonio interno più stabile, legando lì il gruppo <chem>-OH</chem>. ==== Esercizio 17 ==== * L'errore: Il prodotto riportato è un alcol insaturo (un enolo, nello specifico il but-3-en-2-olo modificato). * Perché è sbagliato: Gli enoli sono intermedi instabili che non possono essere il prodotto finale della reazione. Non appena l'acqua si addiziona al 2-butino si forma il but-2-en-2-olo, il quale subisce immediatamente una tautomeria cheto-enolica per trasformarsi nel chetone saturo isomero più stabile (il butanone). * Equazione corretta: :<chem>CH3-C#C-CH3 + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH2-CH3</chem> ==== Esercizio 18 ==== * Analogie: Entrambi gli alchini, pur avendo il triplo legame in posizioni diverse della catena, producono per idratazione acida lo stesso identico ed unico prodotto finale, ovvero il butanone (<chem>CH3-CO-CH2-CH3</chem>). * Differenze nel percorso: Nel 1-butino la reazione è regioselettiva guidata dalla regola di Markovnikov (l'ossigeno va sul C-2 perché è il carbonio interno più sostituito). Nel 2-butino la reazione non necessita di regioselettività poiché la molecola è simmetrica: l'attacco sul C-2 o sul C-3 produce strutturalmente la stessa identica molecola. ==== Esercizio 19 ==== * a) 2-butino: 1 prodotto (<chem>CH3-CO-CH2-CH3</chem>, butanone). È simmetrico. * b) 2-pentino: 2 prodotti distinti in miscela. Essendo un alchino interno asimmetrico, l'idratazione produce sia il ''pentan-2-one'' (<chem>CH3-CO-CH2-CH2-CH3</chem>) sia il ''pentan-3-one'' (<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH3</chem>). * c) 3-esino: 1 prodotto (<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3</chem>, esan-3-one). È simmetrico. * d) 4-ottino: 1 prodotto (<chem>CH3-CH2-CH2-CO-CH2-CH2-CH2-CH3</chem>, ottan-4-one). È simmetrico. ==== Esercizio 20 ==== Questa selettività è determinata dalla stabilità dell'intermedio di reazione. L'idratazione acida inizia con il legame di un protone (<chem>H+</chem>) al triplo legame. Per minimizzare l'energia, il protone si fissa sul carbonio terminale (C-1) in modo da lasciare la carica positiva sul carbonio interno (C-2), generando un carbocatione vinilico secondario, nettamente più stabile di un eventuale carbocatione primario sul C-1. Quando l'acqua attacca questo carbocatione, introduce il gruppo ossidrilico (<chem>-OH</chem>) esclusivamente sul carbonio 2. Poiché la tautomeria cheto-enolica converte il legame <chem>C-OH</chem> in un legame carbonilico <chem>C=O</chem> mantenendo l'ossigeno sullo stesso atomo di carbonio, il gruppo funzionale del chetone si ritroverà bloccato stabilmente in posizione 2. == Esercizi sull'idrogenazione (riduzione) degli alchini == === Esercizio 81 === testo ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == * Esercizio 1: * Esercizio 2: * Ecc. ecc. * Esercizio 21 == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/9-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-9 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche g9654vvmw62b3b3acedzvhbah6l56fd 498433 498427 2026-05-24T20:02:45Z NoemiC07 54410 /* Esercizi sulla nomenclatura degli alchini */ 498433 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura degli alchini == === Assegna il nome IUPAC alle seguenti molecole === ==== Esercizio 1 ==== [[File:5-cloro-4,4-dimetilpent-2-ino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 2 ==== [[File:2-bromo-3,7-dimetilnon-4-ino.png|centro|senza_cornice|272x272px]] ==== Esercizio 3 ==== [[File:3,8-dimetil-7-propilundec-5-ino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 4 ==== [[File:1-epten-6-ino.png|centro|senza_cornice|266x266px]] ==== Esercizio 5 ==== [[File:2-bromo-3-etil-4-metil-1-epten-6-ino.png|centro|senza_cornice|275x275px]] ==== Esercizio 6 ==== [[File:2-bromo-4,5-dimetil-2-epten-6-ino.png|centro|senza_cornice|279x279px]] ==== Esercizio 7 ==== [[File:4-etil-2-eptino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 8 ==== [[File:Ciclodecino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 9 ==== [[File:3,6-dietil-4-ottino.png|centro|senza_cornice|274x274px]] ==== Esercizio 10 ==== [[File:3-metilbutino.png|centro|senza_cornice]] === Disegna la struttura delle seguenti molecole === ==== Esercizio 11 ==== 7-decen-2-ino ==== Esercizio 12 ==== 1-butino ==== Esercizio 13 ==== esen-3-ino ==== Esercizio 14 ==== 3-ottino ==== Esercizio 15 ==== 3-metil-1-esino ==== Esercizio 16 ==== ''(trans)'' 3-epten-1-ino ==== Esercizio 17 ==== 3-metil-1-butino ==== Esercizio 18 ==== 4,4-dimetil-2-pentino ==== Esercizio 19 ==== 4-metil-2-pentino ==== Esercizio 20 ==== 1-etinil-2-metilciclopentano. == Esercizi sulle reazioni di alogenazione e idroalogenazione degli alchini == ==== Esercizio 1 ==== Prevedi il prodotto principale della seguente reazione, specificandone il nome IUPAC e la stereochimica dell'alchene formato: '''but-2-ino+HCl →?''' ==== Esercizio 2 ==== Quale dei seguenti composti si forma dalla reazione del '''pent-1-ino''' con un '''eccesso di''' '''Cl2'''? * a) 1,2-dicloropentano * b) 1,1,2,2-tetracloropentano * c) 2,2,3,3-tetracloropentano * d) 1,2,2,3-tetracloropentano '''Esercizio 3''' Completa le seguenti equazioni di reazione scrivendo la formula di struttura lineare del prodotto organico principale: * a) propino+HCl (1 equiv.)→ * b) propino+HCl (eccesso)→ * c) but-2-ino+Br2​ (1 equiv.)→ * d) but-2-ino+Br2​ (eccesso)→ Esercizio 4 Esercizio 5 Esercizio 6 Esercizio 7 Esercizio 8 Esercizio 9 Esercizio 10 Esercizio 11 Esercizio 12 Esercizio 13 Esercizio 14 Esercizio 15 Esercizio 16 Esercizio 17 Esercizio 18 Esercizio 19 Esercizio 20 == Esercizi sulle reazioni di idratazione degli alchini == === Esercizio === testo ... == Esercizi sull'idratazione degli alchini == ==== Esercizio 1 ==== Completa le seguenti equazioni di reazione scrivendo il prodotto organico ottenuto: : a) CH≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : b) CH₃–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : c) CH₃–C≡C–CH₃ + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : d) CH₃CH₂–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → ==== Esercizio 2 ==== [[File:1-pentino, Esercizio 2 Idratazione.png|centro|137x137px]] Scrivi il nome IUPAC del prodotto che si ottiene dall’idratazione acida dell’alchino rappresentato. ==== Esercizio 3 ==== Spiega perché l’idratazione dell’acetilene (CH≡CH) produce acetaldeide e non un chetone, mentre l’idratazione del propino (CH₃–C≡CH) produce un chetone. ==== Esercizio 4 ==== Dall’idratazione acida del propino, l’atomo di ossigeno si lega al carbonio interno (C-2) o al carbonio terminale (C-1)? Rispondi applicando in modo diretto la regola di Markovnikov. ==== Esercizio 5 ==== Durante la reazione di idratazione del propino, prima di ottenere il chetone finale, si forma un intermedio instabile che contiene contemporaneamente un doppio legame (C=C) e un gruppo ossidrile (–OH). Come si chiama questa specifica classe di composti? Scrivi la sua formula di struttura. ==== Esercizio 6 ==== Spiega che cos’è la tautomeria cheto-enolica e perché è indispensabile per comprendere il prodotto finale dell’idratazione degli alchini. ==== Esercizio 7 ==== [[File:2-pentanone, Esercizio 7 Chimica organica.png|centro|216x216px]] Risali all’alchino o agli alchini di partenza che potrebbero dare il composto carbonilico rappresentato per idratazione acida (H₂SO₄/HgSO₄, H₂O). Indica le condizioni di reazione. ==== Esercizio 8 ==== Nella seguente equazione è stato commesso un errore. Individua l’errore, spiega perché è sbagliato e scrivi l’equazione corretta: : CH₃–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → CH₃–CH₂–CHO ==== Esercizio 9 ==== Per far avvenire l’idratazione di un alchino non basta usare l’acqua, ma è necessario aggiungere l’acido solforico (H₂SO₄) e il solfato mercurico (HgSO₄). Spiega brevemente qual è la funzione chimica di queste due sostanze all’interno della reazione. ==== Esercizio 10 ==== [[File:3-esino, Esercizio 10 Chimica organica.png|centro|175x175px]] Spiega perché dall’idratazione acida dell’alchino rappresentato si ottiene un unico prodotto, e scrivi la sua formula di struttura. ==== Esercizio 11 ==== Uno studente afferma: «Dall’idratazione di qualsiasi alchino si ottiene sempre e solo un chetone». Sei d’accordo? Argomenta la risposta portando almeno due esempi a supporto della tua posizione. ==== Esercizio 12 ==== Indica, per ciascuno dei seguenti alchini, se il prodotto di idratazione acida è un’aldeide o un chetone, e motiva la risposta in base alla struttura dell’alchino: : a) 1-butino : b) 2-butino : c) 1-pentino : d) 2-pentino ==== Esercizio 13 ==== Spiega perché la forma enolica che si forma come intermedio nell’idratazione degli alchini è termodinamicamente meno stabile della corrispondente forma chetonica. ==== Esercizio 14 ==== [[File:Prop-1-en-2-olo.png|centro|135x135px]] Identifica la specie chimica rappresentata nell’immagine e descrivi il ruolo che svolge nel meccanismo di idratazione dell’alchino. ==== Esercizio 15 ==== Un chimico vuole sintetizzare il butanone (CH₃–CO–CH₂–CH₃) a partire da un alchino. Quale alchino deve scegliere come reagente di partenza? Descrivi le condizioni di reazione necessarie. ==== Esercizio 16 ==== Spiega, con riferimento alla regola di Markovnikov, perché nell’idratazione di un alchino terminale il gruppo ossidrile (–OH) si lega preferenzialmente al carbonio interno del triplo legame e non a quello terminale. ==== Esercizio 17 ==== Nella seguente equazione è stato commesso un errore. Individua l’errore, spiega perché è sbagliato e scrivi l’equazione corretta: : CH₃–C≡C–CH₃ + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → CH₃–CH(OH)–CH=CH₂ ==== Esercizio 18 ==== [[File:1-butyne, 2-butyne.png|centro|253x253px]] Confronta i prodotti di idratazione acida dei due alchini rappresentati. Spiega le analogie e le differenze nei prodotti ottenuti. ==== Esercizio 19 ==== Prevedi quanti prodotti di idratazione acida distinti si possono ottenere da ciascuno dei seguenti alchini, e scrivi le loro formule di struttura: : a) 2-butino : b) 2-pentino : c) 3-esino : d) 4-ottino ==== Esercizio 20 ==== Quando si esegue l’idratazione acida di un qualsiasi alchino terminale (con più di due atomi di carbonio), il gruppo carbonilico (C=O) del chetone finale si forma sempre sul carbonio interno in posizione 2 della catena e mai sul carbonio terminale in posizione 1. Spiega il motivo di questa selettività. ====== Esercizio 21 ====== Disegna la struttura del prodotto principale che si forma quando il '''1-esino''' viene trattato con H₂O / H₂SO₄ in presenza di HgSO₄. [[File:1-esino.png|centro|senza_cornice|181x181px]] === Soluzioni === ==== Esercizio 1 ==== * a) <chem>CH#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CHO</chem> ''(acetaldeide o etanale)'' * b) <chem>CH3-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH3</chem> ''(acetone o propanone)'' * c) <chem>CH3-C#C-CH3 + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH2-CH3</chem> ''(butanone)'' * d) <chem>CH3CH2-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CH2-CO-CH3</chem> ''(butanone)'' ==== Esercizio 2 ==== Il nome IUPAC del prodotto ottenuto dall'idratazione del 1-pentino è pentan-2-one. L'idratazione acida segue la regola di Markovnikov: l'ossigeno si lega al carbonio interno C-2, generando un metilchetone. ==== Esercizio 3 ==== L'acetilene (etino) possiede solo due atomi di carbonio (<chem>CH#CH</chem>). Quando l'acqua si addiziona al triplo legame, l'intermedio enolico che si forma è l'etanolo (<chem>CH2=CH-OH</chem>). La successiva tautomeria sposta l'idrogeno su un carbonio e l'ossigeno sull'altro, portando necessariamente a un gruppo carbonilico terminale (<chem>-CHO</chem>), cioè all'acetaldeide (un'aldeide). Nel propino (<chem>CH3-C#CH</chem>), il triplo legame coinvolge un carbonio terminale e uno interno; la regola di Markovnikov impone che l'ossigeno si leghi al carbonio interno (C-2), generando un gruppo carbonilico affiancato da due atomi di carbonio (<chem>C-CO-C</chem>), che definisce la struttura di un chetone (il propanone). ==== Esercizio 4 ==== L'atomo di ossigeno si lega al carbonio interno (C-2). Secondo la regola di Markovnikov, in una reazione di addizione elettrofila l'idrogeno dell'acqua si addiziona al carbonio del triplo legame che lega già il maggior numero di idrogeni (il carbonio terminale C-1, che ne ha uno), mentre il gruppo ossidrile <chem>-OH</chem> (e di conseguenza l'atomo di ossigeno finale) si lega al carbonio più sostituito (il carbonio interno C-2, che non ha idrogeni). ==== Esercizio 5 ==== Questa specifica classe di composti prende il nome di enolo (dall'unione di ''-en'' per il doppio legame e ''-olo'' per il gruppo alcolico). La formula di struttura dell'intermedio enolico del propino è il prop-1-en-2-olo: :<chem>CH2=C(OH)-CH3</chem> ==== Esercizio 6 ==== La tautomeria cheto-enolica è una forma particolare di isomeria di struttura (nello specifico, una tautomeria) in cui un enolo e un chetone (o aldeide) si interconvertono rapidamente l'uno nell'altro mediante lo spostamento di un atomo di idrogeno (un protone) e di un doppio legame. È indispensabile per comprendere il prodotto finale perché l'idratazione diretta del triplo legame produce inizialmente un enolo, il quale è un composto altamente instabile. Senza la tautomeria, che riarrangia la molecola nella sua forma carbonilica stabile (<chem>C=O</chem>), non si potrebbe spiegare perché il prodotto isolato al termine della reazione sia un chetone o un'aldeide e non un alcol insaturo. ==== Esercizio 7 ==== Gli alchini di partenza che possono dare il pentan-2-one (<chem>CH3-CO-CH2-CH2-CH3</chem>) sono due: # 1-pentino (<chem>CH3-CH2-CH2-C#CH</chem>) - per addizione secondo Markovnikov sul C-2. # 2-pentino (<chem>CH3-CH2-C#C-CH3</chem>) - alchino asimmetrico che per idratazione fornisce una miscela di pentan-2-one e pentan-3-one. * Condizioni di reazione: Acqua (<chem>H2O</chem>), in presenza di acido solforico (<chem>H2SO4</chem>) come catalizzatore acido e solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>) come co-catalizzatore. ==== Esercizio 8 ==== * L'errore: Il prodotto scritto nell'equazione è un'aldeide (il propanale, <chem>CH3-CH2-CHO</chem>). * Perché è sbagliato: L'idratazione del propino è una reazione regioselettiva che segue la regola di Markovnikov. L'ossigeno deve legarsi al carbonio interno (C-2) e non a quello terminale (C-1). Di conseguenza, si deve ottenere un chetone (l'acetone) e non un'aldeide. * Equazione corretta: :<chem>CH3-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH3</chem> ==== Esercizio 9 ==== * Acido solforico (<chem>H2SO4</chem>): Fornisce gli ioni idrogeno (<chem>H+</chem>) necessari per iniziare l'addizione elettrofila, fungendo da catalizzatore acido. * Solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>): Lo ione mercurico (<chem>Hg^2+</chem>) agisce come un potente catalizzatore coordinandosi con gli elettroni <chem>\pi</chem> del triplo legame dell'alchino. Questo rende il triplo legame molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco nucleofilo da parte dell'acqua, velocizzando una reazione che altrimenti sarebbe estremamente lenta (poiché i carbocationi vinilici intermedi sono molto instabili). ==== Esercizio 10 ==== Si ottiene un unico prodotto perché il 3-esino è un alchino interno perfettamente simmetrico. Entrambi i carboni del triplo legame (C-3 e C-4) hanno lo stesso grado di sostituzione e sono chimicamente equivalenti. Che l'ossigeno si leghi al C-3 o al C-4, la molecola risultante, numerata secondo le regole IUPAC a partire dall'estremità più vicina al gruppo carbonilico, è sempre la stessa. * Formula di struttura del prodotto (esan-3-one): :<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3</chem> ==== Esercizio 11 ==== No, non si è d'accordo. L'affermazione dello studente è errata poiché esiste un'eccezione fondamentale nella reazione di idratazione acida, oltre alla possibilità di usare reazioni diverse per gli alchini terminali. * Esempio 1 (Idratazione acida dell'acetilene): L'idratazione in condizioni acide dell'acetilene (<chem>CH#CH</chem>) produce l'acetaldeide (un'aldeide) e non un chetone, poiché la molecola ha solo due atomi di carbonio. * Esempio 2 (Idroborazione-ossidazione): Se si cambia la metodica di idratazione utilizzando l'idroborazione-ossidazione (condizioni anti-Markovnikov) su un qualsiasi alchino terminale, come il propino, si ottiene sistematicamente un'aldeide (in questo caso, il propanale). ==== Esercizio 12 ==== * a) 1-butino: Chetone (butanone). È un alchino terminale; secondo la regola di Markovnikov l'ossigeno si lega al C-2 interno. * b) 2-butino: Chetone (butanone). È un alchino interno simmetrico; l'attacco su uno dei due carboni interni genera il gruppo carbonilico in mezzo alla catena. * c) 1-pentino: Chetone (pentan-2-one). È un alchino terminale; l'ossigeno si posiziona sul carbonio interno più sostituito (C-2). * d) 2-pentino: Chetone (miscela di pentan-2-one e pentan-3-one). È un alchino interno; l'ossigeno si lega a uno dei due carboni interni del triplo legame, generando in ogni caso strutture chetoniche. ==== Esercizio 13 ==== La forma chetonica è termodinamicamente favorita ed è nettamente più stabile rispetto alla forma enolica principalmente a causa delle energie dei legami coinvolti. Il legame doppio carbonio-ossigeno (<chem>C=O</chem>) del chetone è un legame estremamente forte e stabile, la cui energia di legame è nettamente superiore rispetto alla combinazione di un doppio legame carbonio-carbonio (<chem>C=C</chem>) e un legame singolo carbonio-ossigeno (<chem>C-O</chem>) presenti nell'enolo. Il sistema evolve spontaneamente verso la configurazione a minore contenuto energetico. ==== Esercizio 14 ==== * Se l'immagine mostra un carbocatione vinilico (<chem>R-C^+=CH2</chem>): Si tratta dell'intermedio elettrofilo altamente instabile che si forma nella prima tappa dopo l'attacco del protone <chem>H+</chem>. Il suo ruolo è quello di subire l'attacco nucleofilo da parte dell'acqua per formare il legame carbonio-ossigeno. * Se l'immagine mostra un enolo (<chem>R-C(OH)=CH2</chem>): Si tratta dell'intermedio neutro. Svolge il ruolo di precursore diretto del prodotto finale: attraverso la tautomeria cheto-enolica si converte nel rispettivo isomero carbonilico stabile. ==== Esercizio 15 ==== * Alchino di partenza: Il chimico può scegliere indifferentemente il 1-butino (<chem>CH3-CH2-C#CH</chem>) oppure il 2-butino (<chem>CH3-C#C-CH3</chem>). In entrambi i casi, l'idratazione acida guiderà la formazione del gruppo <chem>C=O</chem> sul secondo carbonio della catena a 4 atomi, producendo butanone puro. * Condizioni di reazione: Trattamento dell'alchino con acqua (<chem>H2O</chem>), acido solforico (<chem>H2SO4</chem>) e solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>) a caldo. ==== Esercizio 16 ==== Nell'idratazione acida, il primo stadio prevede l'addizione di un protone (<chem>H+</chem>) al triplo legame per generare un carbocatione. Se il protone si lega al carbonio terminale, si forma un carbocatione vinilico secondario sul carbonio interno (<chem>R-C^+=CH2</chem>). Se il protone si legasse al carbonio interno, si formerebbe un carbocatione vinilico primario sul carbonio terminale (<chem>R-CH=CH^+</chem>). I carbocationi secondari sono molto più stabili di quelli primari grazie all'effetto induttivo stabilizzante dei gruppi alchilici circostanti. Di conseguenza, l'acqua (nucleofilo) attacca esclusivamente il carbonio interno più stabile, legando lì il gruppo <chem>-OH</chem>. ==== Esercizio 17 ==== * L'errore: Il prodotto riportato è un alcol insaturo (un enolo, nello specifico il but-3-en-2-olo modificato). * Perché è sbagliato: Gli enoli sono intermedi instabili che non possono essere il prodotto finale della reazione. Non appena l'acqua si addiziona al 2-butino si forma il but-2-en-2-olo, il quale subisce immediatamente una tautomeria cheto-enolica per trasformarsi nel chetone saturo isomero più stabile (il butanone). * Equazione corretta: :<chem>CH3-C#C-CH3 + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH2-CH3</chem> ==== Esercizio 18 ==== * Analogie: Entrambi gli alchini, pur avendo il triplo legame in posizioni diverse della catena, producono per idratazione acida lo stesso identico ed unico prodotto finale, ovvero il butanone (<chem>CH3-CO-CH2-CH3</chem>). * Differenze nel percorso: Nel 1-butino la reazione è regioselettiva guidata dalla regola di Markovnikov (l'ossigeno va sul C-2 perché è il carbonio interno più sostituito). Nel 2-butino la reazione non necessita di regioselettività poiché la molecola è simmetrica: l'attacco sul C-2 o sul C-3 produce strutturalmente la stessa identica molecola. ==== Esercizio 19 ==== * a) 2-butino: 1 prodotto (<chem>CH3-CO-CH2-CH3</chem>, butanone). È simmetrico. * b) 2-pentino: 2 prodotti distinti in miscela. Essendo un alchino interno asimmetrico, l'idratazione produce sia il ''pentan-2-one'' (<chem>CH3-CO-CH2-CH2-CH3</chem>) sia il ''pentan-3-one'' (<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH3</chem>). * c) 3-esino: 1 prodotto (<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3</chem>, esan-3-one). È simmetrico. * d) 4-ottino: 1 prodotto (<chem>CH3-CH2-CH2-CO-CH2-CH2-CH2-CH3</chem>, ottan-4-one). È simmetrico. ==== Esercizio 20 ==== Questa selettività è determinata dalla stabilità dell'intermedio di reazione. L'idratazione acida inizia con il legame di un protone (<chem>H+</chem>) al triplo legame. Per minimizzare l'energia, il protone si fissa sul carbonio terminale (C-1) in modo da lasciare la carica positiva sul carbonio interno (C-2), generando un carbocatione vinilico secondario, nettamente più stabile di un eventuale carbocatione primario sul C-1. Quando l'acqua attacca questo carbocatione, introduce il gruppo ossidrilico (<chem>-OH</chem>) esclusivamente sul carbonio 2. Poiché la tautomeria cheto-enolica converte il legame <chem>C-OH</chem> in un legame carbonilico <chem>C=O</chem> mantenendo l'ossigeno sullo stesso atomo di carbonio, il gruppo funzionale del chetone si ritroverà bloccato stabilmente in posizione 2. == Esercizi sull'idrogenazione (riduzione) degli alchini == === Esercizio 81 === testo ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == === Assegna il nome IUPAC alle seguenti molecole === ==== Esercizio 1 ==== 5-cloro-4,4-dimetilpent-2-ino ==== Esercizio 2 ==== 2-bromo-3,7-dimetilnon-4-ino ==== Esercizio 3 ==== 3,8-dimetil-7-propilundec-5-ino ==== Esercizio 4 ==== ept-1-en-6-ino ==== Esercizio 5 ==== 2-bromo-3-etil-4-metilept-1-en-6-ino ==== Esercizio 6 ==== 2-bromo-4,5-dimetilept-2-en-6-ino ==== Esercizio 7 ==== 4-etil-2-eptino ==== Esercizio 8 ==== ciclodecino ==== Esercizio 9 ==== 3,6-dietil-4-ottino ==== Esercizio 10 ==== 3-metilbutino === Disegna la struttura delle seguenti molecole === ==== Esercizio 11 ==== [[File:7-decen-2-ino.png|centro|senza_cornice|314x314px]] ==== Esercizio 12 ==== [[File:1-butino.png|centro|senza_cornice|224x224px]] ==== Esercizio 13 ==== [[File:Esen-3-ino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 14 ==== [[File:3-ottino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 15 ==== [[File:3-metil-1-esino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 16 ==== [[File:(Trans) 3-epten-1-ino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 17 ==== [[File:3-metil-1-butino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 18 ==== [[File:4,4-dimetil-2-pentino.png|centro|senza_cornice|308x308px]] ==== Esercizio 19 ==== [[File:4-metil-2-pentino.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ==== Esercizio 20 ==== [[File:1-etinil-2-metilciclopentano.png|centro|senza_cornice]] == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/9-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-9 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche of85hbvzpz5arl11r5zazqbx2tk29zo 498434 498433 2026-05-24T20:03:58Z NoemiC07 54410 /* Soluzioni agli esercizi */ 498434 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura degli alchini == === Assegna il nome IUPAC alle seguenti molecole === ==== Esercizio 1 ==== [[File:5-cloro-4,4-dimetilpent-2-ino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 2 ==== [[File:2-bromo-3,7-dimetilnon-4-ino.png|centro|senza_cornice|272x272px]] ==== Esercizio 3 ==== [[File:3,8-dimetil-7-propilundec-5-ino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 4 ==== [[File:1-epten-6-ino.png|centro|senza_cornice|266x266px]] ==== Esercizio 5 ==== [[File:2-bromo-3-etil-4-metil-1-epten-6-ino.png|centro|senza_cornice|275x275px]] ==== Esercizio 6 ==== [[File:2-bromo-4,5-dimetil-2-epten-6-ino.png|centro|senza_cornice|279x279px]] ==== Esercizio 7 ==== [[File:4-etil-2-eptino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 8 ==== [[File:Ciclodecino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 9 ==== [[File:3,6-dietil-4-ottino.png|centro|senza_cornice|274x274px]] ==== Esercizio 10 ==== [[File:3-metilbutino.png|centro|senza_cornice]] === Disegna la struttura delle seguenti molecole === ==== Esercizio 11 ==== 7-decen-2-ino ==== Esercizio 12 ==== 1-butino ==== Esercizio 13 ==== esen-3-ino ==== Esercizio 14 ==== 3-ottino ==== Esercizio 15 ==== 3-metil-1-esino ==== Esercizio 16 ==== ''(trans)'' 3-epten-1-ino ==== Esercizio 17 ==== 3-metil-1-butino ==== Esercizio 18 ==== 4,4-dimetil-2-pentino ==== Esercizio 19 ==== 4-metil-2-pentino ==== Esercizio 20 ==== 1-etinil-2-metilciclopentano. == Soluzioni agli esercizi == === Assegna il nome IUPAC alle seguenti molecole === ==== Esercizio 1 ==== 5-cloro-4,4-dimetilpent-2-ino ==== Esercizio 2 ==== 2-bromo-3,7-dimetilnon-4-ino ==== Esercizio 3 ==== 3,8-dimetil-7-propilundec-5-ino ==== Esercizio 4 ==== ept-1-en-6-ino ==== Esercizio 5 ==== 2-bromo-3-etil-4-metilept-1-en-6-ino ==== Esercizio 6 ==== 2-bromo-4,5-dimetilept-2-en-6-ino ==== Esercizio 7 ==== 4-etil-2-eptino ==== Esercizio 8 ==== ciclodecino ==== Esercizio 9 ==== 3,6-dietil-4-ottino ==== Esercizio 10 ==== 3-metilbutino === Disegna la struttura delle seguenti molecole === ==== Esercizio 11 ==== [[File:7-decen-2-ino.png|centro|senza_cornice|314x314px]] ==== Esercizio 12 ==== [[File:1-butino.png|centro|senza_cornice|224x224px]] ==== Esercizio 13 ==== [[File:Esen-3-ino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 14 ==== [[File:3-ottino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 15 ==== [[File:3-metil-1-esino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 16 ==== [[File:(Trans) 3-epten-1-ino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 17 ==== [[File:3-metil-1-butino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 18 ==== [[File:4,4-dimetil-2-pentino.png|centro|senza_cornice|308x308px]] ==== Esercizio 19 ==== [[File:4-metil-2-pentino.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ==== Esercizio 20 ==== [[File:1-etinil-2-metilciclopentano.png|centro|senza_cornice]] == Esercizi sulle reazioni di alogenazione e idroalogenazione degli alchini == ==== Esercizio 1 ==== Prevedi il prodotto principale della seguente reazione, specificandone il nome IUPAC e la stereochimica dell'alchene formato: '''but-2-ino+HCl →?''' ==== Esercizio 2 ==== Quale dei seguenti composti si forma dalla reazione del '''pent-1-ino''' con un '''eccesso di''' '''Cl2'''? * a) 1,2-dicloropentano * b) 1,1,2,2-tetracloropentano * c) 2,2,3,3-tetracloropentano * d) 1,2,2,3-tetracloropentano '''Esercizio 3''' Completa le seguenti equazioni di reazione scrivendo la formula di struttura lineare del prodotto organico principale: * a) propino+HCl (1 equiv.)→ * b) propino+HCl (eccesso)→ * c) but-2-ino+Br2​ (1 equiv.)→ * d) but-2-ino+Br2​ (eccesso)→ Esercizio 4 Esercizio 5 Esercizio 6 Esercizio 7 Esercizio 8 Esercizio 9 Esercizio 10 Esercizio 11 Esercizio 12 Esercizio 13 Esercizio 14 Esercizio 15 Esercizio 16 Esercizio 17 Esercizio 18 Esercizio 19 Esercizio 20 == Esercizi sulle reazioni di idratazione degli alchini == === Esercizio === testo ... == Esercizi sull'idratazione degli alchini == ==== Esercizio 1 ==== Completa le seguenti equazioni di reazione scrivendo il prodotto organico ottenuto: : a) CH≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : b) CH₃–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : c) CH₃–C≡C–CH₃ + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : d) CH₃CH₂–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → ==== Esercizio 2 ==== [[File:1-pentino, Esercizio 2 Idratazione.png|centro|137x137px]] Scrivi il nome IUPAC del prodotto che si ottiene dall’idratazione acida dell’alchino rappresentato. ==== Esercizio 3 ==== Spiega perché l’idratazione dell’acetilene (CH≡CH) produce acetaldeide e non un chetone, mentre l’idratazione del propino (CH₃–C≡CH) produce un chetone. ==== Esercizio 4 ==== Dall’idratazione acida del propino, l’atomo di ossigeno si lega al carbonio interno (C-2) o al carbonio terminale (C-1)? Rispondi applicando in modo diretto la regola di Markovnikov. ==== Esercizio 5 ==== Durante la reazione di idratazione del propino, prima di ottenere il chetone finale, si forma un intermedio instabile che contiene contemporaneamente un doppio legame (C=C) e un gruppo ossidrile (–OH). Come si chiama questa specifica classe di composti? Scrivi la sua formula di struttura. ==== Esercizio 6 ==== Spiega che cos’è la tautomeria cheto-enolica e perché è indispensabile per comprendere il prodotto finale dell’idratazione degli alchini. ==== Esercizio 7 ==== [[File:2-pentanone, Esercizio 7 Chimica organica.png|centro|216x216px]] Risali all’alchino o agli alchini di partenza che potrebbero dare il composto carbonilico rappresentato per idratazione acida (H₂SO₄/HgSO₄, H₂O). Indica le condizioni di reazione. ==== Esercizio 8 ==== Nella seguente equazione è stato commesso un errore. Individua l’errore, spiega perché è sbagliato e scrivi l’equazione corretta: : CH₃–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → CH₃–CH₂–CHO ==== Esercizio 9 ==== Per far avvenire l’idratazione di un alchino non basta usare l’acqua, ma è necessario aggiungere l’acido solforico (H₂SO₄) e il solfato mercurico (HgSO₄). Spiega brevemente qual è la funzione chimica di queste due sostanze all’interno della reazione. ==== Esercizio 10 ==== [[File:3-esino, Esercizio 10 Chimica organica.png|centro|175x175px]] Spiega perché dall’idratazione acida dell’alchino rappresentato si ottiene un unico prodotto, e scrivi la sua formula di struttura. ==== Esercizio 11 ==== Uno studente afferma: «Dall’idratazione di qualsiasi alchino si ottiene sempre e solo un chetone». Sei d’accordo? Argomenta la risposta portando almeno due esempi a supporto della tua posizione. ==== Esercizio 12 ==== Indica, per ciascuno dei seguenti alchini, se il prodotto di idratazione acida è un’aldeide o un chetone, e motiva la risposta in base alla struttura dell’alchino: : a) 1-butino : b) 2-butino : c) 1-pentino : d) 2-pentino ==== Esercizio 13 ==== Spiega perché la forma enolica che si forma come intermedio nell’idratazione degli alchini è termodinamicamente meno stabile della corrispondente forma chetonica. ==== Esercizio 14 ==== [[File:Prop-1-en-2-olo.png|centro|135x135px]] Identifica la specie chimica rappresentata nell’immagine e descrivi il ruolo che svolge nel meccanismo di idratazione dell’alchino. ==== Esercizio 15 ==== Un chimico vuole sintetizzare il butanone (CH₃–CO–CH₂–CH₃) a partire da un alchino. Quale alchino deve scegliere come reagente di partenza? Descrivi le condizioni di reazione necessarie. ==== Esercizio 16 ==== Spiega, con riferimento alla regola di Markovnikov, perché nell’idratazione di un alchino terminale il gruppo ossidrile (–OH) si lega preferenzialmente al carbonio interno del triplo legame e non a quello terminale. ==== Esercizio 17 ==== Nella seguente equazione è stato commesso un errore. Individua l’errore, spiega perché è sbagliato e scrivi l’equazione corretta: : CH₃–C≡C–CH₃ + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → CH₃–CH(OH)–CH=CH₂ ==== Esercizio 18 ==== [[File:1-butyne, 2-butyne.png|centro|253x253px]] Confronta i prodotti di idratazione acida dei due alchini rappresentati. Spiega le analogie e le differenze nei prodotti ottenuti. ==== Esercizio 19 ==== Prevedi quanti prodotti di idratazione acida distinti si possono ottenere da ciascuno dei seguenti alchini, e scrivi le loro formule di struttura: : a) 2-butino : b) 2-pentino : c) 3-esino : d) 4-ottino ==== Esercizio 20 ==== Quando si esegue l’idratazione acida di un qualsiasi alchino terminale (con più di due atomi di carbonio), il gruppo carbonilico (C=O) del chetone finale si forma sempre sul carbonio interno in posizione 2 della catena e mai sul carbonio terminale in posizione 1. Spiega il motivo di questa selettività. ====== Esercizio 21 ====== Disegna la struttura del prodotto principale che si forma quando il '''1-esino''' viene trattato con H₂O / H₂SO₄ in presenza di HgSO₄. [[File:1-esino.png|centro|senza_cornice|181x181px]] === Soluzioni === ==== Esercizio 1 ==== * a) <chem>CH#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CHO</chem> ''(acetaldeide o etanale)'' * b) <chem>CH3-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH3</chem> ''(acetone o propanone)'' * c) <chem>CH3-C#C-CH3 + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH2-CH3</chem> ''(butanone)'' * d) <chem>CH3CH2-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CH2-CO-CH3</chem> ''(butanone)'' ==== Esercizio 2 ==== Il nome IUPAC del prodotto ottenuto dall'idratazione del 1-pentino è pentan-2-one. L'idratazione acida segue la regola di Markovnikov: l'ossigeno si lega al carbonio interno C-2, generando un metilchetone. ==== Esercizio 3 ==== L'acetilene (etino) possiede solo due atomi di carbonio (<chem>CH#CH</chem>). Quando l'acqua si addiziona al triplo legame, l'intermedio enolico che si forma è l'etanolo (<chem>CH2=CH-OH</chem>). La successiva tautomeria sposta l'idrogeno su un carbonio e l'ossigeno sull'altro, portando necessariamente a un gruppo carbonilico terminale (<chem>-CHO</chem>), cioè all'acetaldeide (un'aldeide). Nel propino (<chem>CH3-C#CH</chem>), il triplo legame coinvolge un carbonio terminale e uno interno; la regola di Markovnikov impone che l'ossigeno si leghi al carbonio interno (C-2), generando un gruppo carbonilico affiancato da due atomi di carbonio (<chem>C-CO-C</chem>), che definisce la struttura di un chetone (il propanone). ==== Esercizio 4 ==== L'atomo di ossigeno si lega al carbonio interno (C-2). Secondo la regola di Markovnikov, in una reazione di addizione elettrofila l'idrogeno dell'acqua si addiziona al carbonio del triplo legame che lega già il maggior numero di idrogeni (il carbonio terminale C-1, che ne ha uno), mentre il gruppo ossidrile <chem>-OH</chem> (e di conseguenza l'atomo di ossigeno finale) si lega al carbonio più sostituito (il carbonio interno C-2, che non ha idrogeni). ==== Esercizio 5 ==== Questa specifica classe di composti prende il nome di enolo (dall'unione di ''-en'' per il doppio legame e ''-olo'' per il gruppo alcolico). La formula di struttura dell'intermedio enolico del propino è il prop-1-en-2-olo: :<chem>CH2=C(OH)-CH3</chem> ==== Esercizio 6 ==== La tautomeria cheto-enolica è una forma particolare di isomeria di struttura (nello specifico, una tautomeria) in cui un enolo e un chetone (o aldeide) si interconvertono rapidamente l'uno nell'altro mediante lo spostamento di un atomo di idrogeno (un protone) e di un doppio legame. È indispensabile per comprendere il prodotto finale perché l'idratazione diretta del triplo legame produce inizialmente un enolo, il quale è un composto altamente instabile. Senza la tautomeria, che riarrangia la molecola nella sua forma carbonilica stabile (<chem>C=O</chem>), non si potrebbe spiegare perché il prodotto isolato al termine della reazione sia un chetone o un'aldeide e non un alcol insaturo. ==== Esercizio 7 ==== Gli alchini di partenza che possono dare il pentan-2-one (<chem>CH3-CO-CH2-CH2-CH3</chem>) sono due: # 1-pentino (<chem>CH3-CH2-CH2-C#CH</chem>) - per addizione secondo Markovnikov sul C-2. # 2-pentino (<chem>CH3-CH2-C#C-CH3</chem>) - alchino asimmetrico che per idratazione fornisce una miscela di pentan-2-one e pentan-3-one. * Condizioni di reazione: Acqua (<chem>H2O</chem>), in presenza di acido solforico (<chem>H2SO4</chem>) come catalizzatore acido e solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>) come co-catalizzatore. ==== Esercizio 8 ==== * L'errore: Il prodotto scritto nell'equazione è un'aldeide (il propanale, <chem>CH3-CH2-CHO</chem>). * Perché è sbagliato: L'idratazione del propino è una reazione regioselettiva che segue la regola di Markovnikov. L'ossigeno deve legarsi al carbonio interno (C-2) e non a quello terminale (C-1). Di conseguenza, si deve ottenere un chetone (l'acetone) e non un'aldeide. * Equazione corretta: :<chem>CH3-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH3</chem> ==== Esercizio 9 ==== * Acido solforico (<chem>H2SO4</chem>): Fornisce gli ioni idrogeno (<chem>H+</chem>) necessari per iniziare l'addizione elettrofila, fungendo da catalizzatore acido. * Solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>): Lo ione mercurico (<chem>Hg^2+</chem>) agisce come un potente catalizzatore coordinandosi con gli elettroni <chem>\pi</chem> del triplo legame dell'alchino. Questo rende il triplo legame molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco nucleofilo da parte dell'acqua, velocizzando una reazione che altrimenti sarebbe estremamente lenta (poiché i carbocationi vinilici intermedi sono molto instabili). ==== Esercizio 10 ==== Si ottiene un unico prodotto perché il 3-esino è un alchino interno perfettamente simmetrico. Entrambi i carboni del triplo legame (C-3 e C-4) hanno lo stesso grado di sostituzione e sono chimicamente equivalenti. Che l'ossigeno si leghi al C-3 o al C-4, la molecola risultante, numerata secondo le regole IUPAC a partire dall'estremità più vicina al gruppo carbonilico, è sempre la stessa. * Formula di struttura del prodotto (esan-3-one): :<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3</chem> ==== Esercizio 11 ==== No, non si è d'accordo. L'affermazione dello studente è errata poiché esiste un'eccezione fondamentale nella reazione di idratazione acida, oltre alla possibilità di usare reazioni diverse per gli alchini terminali. * Esempio 1 (Idratazione acida dell'acetilene): L'idratazione in condizioni acide dell'acetilene (<chem>CH#CH</chem>) produce l'acetaldeide (un'aldeide) e non un chetone, poiché la molecola ha solo due atomi di carbonio. * Esempio 2 (Idroborazione-ossidazione): Se si cambia la metodica di idratazione utilizzando l'idroborazione-ossidazione (condizioni anti-Markovnikov) su un qualsiasi alchino terminale, come il propino, si ottiene sistematicamente un'aldeide (in questo caso, il propanale). ==== Esercizio 12 ==== * a) 1-butino: Chetone (butanone). È un alchino terminale; secondo la regola di Markovnikov l'ossigeno si lega al C-2 interno. * b) 2-butino: Chetone (butanone). È un alchino interno simmetrico; l'attacco su uno dei due carboni interni genera il gruppo carbonilico in mezzo alla catena. * c) 1-pentino: Chetone (pentan-2-one). È un alchino terminale; l'ossigeno si posiziona sul carbonio interno più sostituito (C-2). * d) 2-pentino: Chetone (miscela di pentan-2-one e pentan-3-one). È un alchino interno; l'ossigeno si lega a uno dei due carboni interni del triplo legame, generando in ogni caso strutture chetoniche. ==== Esercizio 13 ==== La forma chetonica è termodinamicamente favorita ed è nettamente più stabile rispetto alla forma enolica principalmente a causa delle energie dei legami coinvolti. Il legame doppio carbonio-ossigeno (<chem>C=O</chem>) del chetone è un legame estremamente forte e stabile, la cui energia di legame è nettamente superiore rispetto alla combinazione di un doppio legame carbonio-carbonio (<chem>C=C</chem>) e un legame singolo carbonio-ossigeno (<chem>C-O</chem>) presenti nell'enolo. Il sistema evolve spontaneamente verso la configurazione a minore contenuto energetico. ==== Esercizio 14 ==== * Se l'immagine mostra un carbocatione vinilico (<chem>R-C^+=CH2</chem>): Si tratta dell'intermedio elettrofilo altamente instabile che si forma nella prima tappa dopo l'attacco del protone <chem>H+</chem>. Il suo ruolo è quello di subire l'attacco nucleofilo da parte dell'acqua per formare il legame carbonio-ossigeno. * Se l'immagine mostra un enolo (<chem>R-C(OH)=CH2</chem>): Si tratta dell'intermedio neutro. Svolge il ruolo di precursore diretto del prodotto finale: attraverso la tautomeria cheto-enolica si converte nel rispettivo isomero carbonilico stabile. ==== Esercizio 15 ==== * Alchino di partenza: Il chimico può scegliere indifferentemente il 1-butino (<chem>CH3-CH2-C#CH</chem>) oppure il 2-butino (<chem>CH3-C#C-CH3</chem>). In entrambi i casi, l'idratazione acida guiderà la formazione del gruppo <chem>C=O</chem> sul secondo carbonio della catena a 4 atomi, producendo butanone puro. * Condizioni di reazione: Trattamento dell'alchino con acqua (<chem>H2O</chem>), acido solforico (<chem>H2SO4</chem>) e solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>) a caldo. ==== Esercizio 16 ==== Nell'idratazione acida, il primo stadio prevede l'addizione di un protone (<chem>H+</chem>) al triplo legame per generare un carbocatione. Se il protone si lega al carbonio terminale, si forma un carbocatione vinilico secondario sul carbonio interno (<chem>R-C^+=CH2</chem>). Se il protone si legasse al carbonio interno, si formerebbe un carbocatione vinilico primario sul carbonio terminale (<chem>R-CH=CH^+</chem>). I carbocationi secondari sono molto più stabili di quelli primari grazie all'effetto induttivo stabilizzante dei gruppi alchilici circostanti. Di conseguenza, l'acqua (nucleofilo) attacca esclusivamente il carbonio interno più stabile, legando lì il gruppo <chem>-OH</chem>. ==== Esercizio 17 ==== * L'errore: Il prodotto riportato è un alcol insaturo (un enolo, nello specifico il but-3-en-2-olo modificato). * Perché è sbagliato: Gli enoli sono intermedi instabili che non possono essere il prodotto finale della reazione. Non appena l'acqua si addiziona al 2-butino si forma il but-2-en-2-olo, il quale subisce immediatamente una tautomeria cheto-enolica per trasformarsi nel chetone saturo isomero più stabile (il butanone). * Equazione corretta: :<chem>CH3-C#C-CH3 + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH2-CH3</chem> ==== Esercizio 18 ==== * Analogie: Entrambi gli alchini, pur avendo il triplo legame in posizioni diverse della catena, producono per idratazione acida lo stesso identico ed unico prodotto finale, ovvero il butanone (<chem>CH3-CO-CH2-CH3</chem>). * Differenze nel percorso: Nel 1-butino la reazione è regioselettiva guidata dalla regola di Markovnikov (l'ossigeno va sul C-2 perché è il carbonio interno più sostituito). Nel 2-butino la reazione non necessita di regioselettività poiché la molecola è simmetrica: l'attacco sul C-2 o sul C-3 produce strutturalmente la stessa identica molecola. ==== Esercizio 19 ==== * a) 2-butino: 1 prodotto (<chem>CH3-CO-CH2-CH3</chem>, butanone). È simmetrico. * b) 2-pentino: 2 prodotti distinti in miscela. Essendo un alchino interno asimmetrico, l'idratazione produce sia il ''pentan-2-one'' (<chem>CH3-CO-CH2-CH2-CH3</chem>) sia il ''pentan-3-one'' (<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH3</chem>). * c) 3-esino: 1 prodotto (<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3</chem>, esan-3-one). È simmetrico. * d) 4-ottino: 1 prodotto (<chem>CH3-CH2-CH2-CO-CH2-CH2-CH2-CH3</chem>, ottan-4-one). È simmetrico. ==== Esercizio 20 ==== Questa selettività è determinata dalla stabilità dell'intermedio di reazione. L'idratazione acida inizia con il legame di un protone (<chem>H+</chem>) al triplo legame. Per minimizzare l'energia, il protone si fissa sul carbonio terminale (C-1) in modo da lasciare la carica positiva sul carbonio interno (C-2), generando un carbocatione vinilico secondario, nettamente più stabile di un eventuale carbocatione primario sul C-1. Quando l'acqua attacca questo carbocatione, introduce il gruppo ossidrilico (<chem>-OH</chem>) esclusivamente sul carbonio 2. Poiché la tautomeria cheto-enolica converte il legame <chem>C-OH</chem> in un legame carbonilico <chem>C=O</chem> mantenendo l'ossigeno sullo stesso atomo di carbonio, il gruppo funzionale del chetone si ritroverà bloccato stabilmente in posizione 2. == Esercizi sull'idrogenazione (riduzione) degli alchini == === Esercizio 81 === testo ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/9-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-9 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche fftx2la9m58e9bcu136u1rm9zjkecxc 498435 498434 2026-05-24T20:14:11Z NoemiC07 54410 /* Assegna il nome IUPAC alle seguenti molecole */ 498435 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura degli alchini == === Assegna il nome IUPAC alle seguenti molecole === ==== Esercizio 1 ==== [[File:5-cloro-4,4-dimetilpent-2-ino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 2 ==== [[File:2-bromo-3,7-dimetilnon-4-ino.png|centro|senza_cornice|272x272px]] ==== Esercizio 3 ==== [[File:3,8-dimetil-7-propilundec-5-ino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 4 ==== [[File:1-epten-6-ino.png|centro|senza_cornice|266x266px]] ==== Esercizio 5 ==== [[File:2-bromo-3-etil-4-metil-1-epten-6-ino.png|centro|senza_cornice|275x275px]] ==== Esercizio 6 ==== [[File:2-bromo-4,5-dimetil-2-epten-6-ino.png|centro|senza_cornice|279x279px]] ==== Esercizio 7 ==== [[File:4-etil-2-eptino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 8 ==== [[File:Ciclodecino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 9 ==== [[File:3,6-dietil-4-ottino.png|centro|senza_cornice|274x274px]] ==== Esercizio 10 ==== [[File:3-metilbutino.png|centro|senza_cornice]] === Disegna la struttura delle seguenti molecole === '''11.''' 7-decen-2-ino '''12.''' 1-butino '''13.''' esen-3-ino '''14.''' 3-ottino '''15.''' 3-metil-1-esino '''16.''' ''(trans)'' 3-epten-1-ino '''17.''' 3-metil-1-butino '''18.''' 4,4-dimetil-2-pentino '''19.''' 4-metil-2-pentino '''20.''' 1-etinil-2-metilciclopentano. == Soluzioni agli esercizi == === Assegna il nome IUPAC alle seguenti molecole === ==== Esercizio 1 ==== 5-cloro-4,4-dimetilpent-2-ino ==== Esercizio 2 ==== 2-bromo-3,7-dimetilnon-4-ino ==== Esercizio 3 ==== 3,8-dimetil-7-propilundec-5-ino ==== Esercizio 4 ==== ept-1-en-6-ino ==== Esercizio 5 ==== 2-bromo-3-etil-4-metilept-1-en-6-ino ==== Esercizio 6 ==== 2-bromo-4,5-dimetilept-2-en-6-ino ==== Esercizio 7 ==== 4-etil-2-eptino ==== Esercizio 8 ==== ciclodecino ==== Esercizio 9 ==== 3,6-dietil-4-ottino ==== Esercizio 10 ==== 3-metilbutino === Disegna la struttura delle seguenti molecole === ==== Esercizio 11 ==== [[File:7-decen-2-ino.png|centro|senza_cornice|314x314px]] ==== Esercizio 12 ==== [[File:1-butino.png|centro|senza_cornice|224x224px]] ==== Esercizio 13 ==== [[File:Esen-3-ino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 14 ==== [[File:3-ottino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 15 ==== [[File:3-metil-1-esino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 16 ==== [[File:(Trans) 3-epten-1-ino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 17 ==== [[File:3-metil-1-butino.png|centro|senza_cornice]] ==== Esercizio 18 ==== [[File:4,4-dimetil-2-pentino.png|centro|senza_cornice|308x308px]] ==== Esercizio 19 ==== [[File:4-metil-2-pentino.png|centro|senza_cornice|273x273px]] ==== Esercizio 20 ==== [[File:1-etinil-2-metilciclopentano.png|centro|senza_cornice]] == Esercizi sulle reazioni di alogenazione e idroalogenazione degli alchini == ==== Esercizio 1 ==== Prevedi il prodotto principale della seguente reazione, specificandone il nome IUPAC e la stereochimica dell'alchene formato: '''but-2-ino+HCl →?''' ==== Esercizio 2 ==== Quale dei seguenti composti si forma dalla reazione del '''pent-1-ino''' con un '''eccesso di''' '''Cl2'''? * a) 1,2-dicloropentano * b) 1,1,2,2-tetracloropentano * c) 2,2,3,3-tetracloropentano * d) 1,2,2,3-tetracloropentano '''Esercizio 3''' Completa le seguenti equazioni di reazione scrivendo la formula di struttura lineare del prodotto organico principale: * a) propino+HCl (1 equiv.)→ * b) propino+HCl (eccesso)→ * c) but-2-ino+Br2​ (1 equiv.)→ * d) but-2-ino+Br2​ (eccesso)→ Esercizio 4 Esercizio 5 Esercizio 6 Esercizio 7 Esercizio 8 Esercizio 9 Esercizio 10 Esercizio 11 Esercizio 12 Esercizio 13 Esercizio 14 Esercizio 15 Esercizio 16 Esercizio 17 Esercizio 18 Esercizio 19 Esercizio 20 == Esercizi sulle reazioni di idratazione degli alchini == === Esercizio === testo ... == Esercizi sull'idratazione degli alchini == ==== Esercizio 1 ==== Completa le seguenti equazioni di reazione scrivendo il prodotto organico ottenuto: : a) CH≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : b) CH₃–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : c) CH₃–C≡C–CH₃ + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → : d) CH₃CH₂–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → ==== Esercizio 2 ==== [[File:1-pentino, Esercizio 2 Idratazione.png|centro|137x137px]] Scrivi il nome IUPAC del prodotto che si ottiene dall’idratazione acida dell’alchino rappresentato. ==== Esercizio 3 ==== Spiega perché l’idratazione dell’acetilene (CH≡CH) produce acetaldeide e non un chetone, mentre l’idratazione del propino (CH₃–C≡CH) produce un chetone. ==== Esercizio 4 ==== Dall’idratazione acida del propino, l’atomo di ossigeno si lega al carbonio interno (C-2) o al carbonio terminale (C-1)? Rispondi applicando in modo diretto la regola di Markovnikov. ==== Esercizio 5 ==== Durante la reazione di idratazione del propino, prima di ottenere il chetone finale, si forma un intermedio instabile che contiene contemporaneamente un doppio legame (C=C) e un gruppo ossidrile (–OH). Come si chiama questa specifica classe di composti? Scrivi la sua formula di struttura. ==== Esercizio 6 ==== Spiega che cos’è la tautomeria cheto-enolica e perché è indispensabile per comprendere il prodotto finale dell’idratazione degli alchini. ==== Esercizio 7 ==== [[File:2-pentanone, Esercizio 7 Chimica organica.png|centro|216x216px]] Risali all’alchino o agli alchini di partenza che potrebbero dare il composto carbonilico rappresentato per idratazione acida (H₂SO₄/HgSO₄, H₂O). Indica le condizioni di reazione. ==== Esercizio 8 ==== Nella seguente equazione è stato commesso un errore. Individua l’errore, spiega perché è sbagliato e scrivi l’equazione corretta: : CH₃–C≡CH + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → CH₃–CH₂–CHO ==== Esercizio 9 ==== Per far avvenire l’idratazione di un alchino non basta usare l’acqua, ma è necessario aggiungere l’acido solforico (H₂SO₄) e il solfato mercurico (HgSO₄). Spiega brevemente qual è la funzione chimica di queste due sostanze all’interno della reazione. ==== Esercizio 10 ==== [[File:3-esino, Esercizio 10 Chimica organica.png|centro|175x175px]] Spiega perché dall’idratazione acida dell’alchino rappresentato si ottiene un unico prodotto, e scrivi la sua formula di struttura. ==== Esercizio 11 ==== Uno studente afferma: «Dall’idratazione di qualsiasi alchino si ottiene sempre e solo un chetone». Sei d’accordo? Argomenta la risposta portando almeno due esempi a supporto della tua posizione. ==== Esercizio 12 ==== Indica, per ciascuno dei seguenti alchini, se il prodotto di idratazione acida è un’aldeide o un chetone, e motiva la risposta in base alla struttura dell’alchino: : a) 1-butino : b) 2-butino : c) 1-pentino : d) 2-pentino ==== Esercizio 13 ==== Spiega perché la forma enolica che si forma come intermedio nell’idratazione degli alchini è termodinamicamente meno stabile della corrispondente forma chetonica. ==== Esercizio 14 ==== [[File:Prop-1-en-2-olo.png|centro|135x135px]] Identifica la specie chimica rappresentata nell’immagine e descrivi il ruolo che svolge nel meccanismo di idratazione dell’alchino. ==== Esercizio 15 ==== Un chimico vuole sintetizzare il butanone (CH₃–CO–CH₂–CH₃) a partire da un alchino. Quale alchino deve scegliere come reagente di partenza? Descrivi le condizioni di reazione necessarie. ==== Esercizio 16 ==== Spiega, con riferimento alla regola di Markovnikov, perché nell’idratazione di un alchino terminale il gruppo ossidrile (–OH) si lega preferenzialmente al carbonio interno del triplo legame e non a quello terminale. ==== Esercizio 17 ==== Nella seguente equazione è stato commesso un errore. Individua l’errore, spiega perché è sbagliato e scrivi l’equazione corretta: : CH₃–C≡C–CH₃ + H₂O → (H₂SO₄/HgSO₄) → CH₃–CH(OH)–CH=CH₂ ==== Esercizio 18 ==== [[File:1-butyne, 2-butyne.png|centro|253x253px]] Confronta i prodotti di idratazione acida dei due alchini rappresentati. Spiega le analogie e le differenze nei prodotti ottenuti. ==== Esercizio 19 ==== Prevedi quanti prodotti di idratazione acida distinti si possono ottenere da ciascuno dei seguenti alchini, e scrivi le loro formule di struttura: : a) 2-butino : b) 2-pentino : c) 3-esino : d) 4-ottino ==== Esercizio 20 ==== Quando si esegue l’idratazione acida di un qualsiasi alchino terminale (con più di due atomi di carbonio), il gruppo carbonilico (C=O) del chetone finale si forma sempre sul carbonio interno in posizione 2 della catena e mai sul carbonio terminale in posizione 1. Spiega il motivo di questa selettività. ====== Esercizio 21 ====== Disegna la struttura del prodotto principale che si forma quando il '''1-esino''' viene trattato con H₂O / H₂SO₄ in presenza di HgSO₄. [[File:1-esino.png|centro|senza_cornice|181x181px]] === Soluzioni === ==== Esercizio 1 ==== * a) <chem>CH#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CHO</chem> ''(acetaldeide o etanale)'' * b) <chem>CH3-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH3</chem> ''(acetone o propanone)'' * c) <chem>CH3-C#C-CH3 + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH2-CH3</chem> ''(butanone)'' * d) <chem>CH3CH2-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CH2-CO-CH3</chem> ''(butanone)'' ==== Esercizio 2 ==== Il nome IUPAC del prodotto ottenuto dall'idratazione del 1-pentino è pentan-2-one. L'idratazione acida segue la regola di Markovnikov: l'ossigeno si lega al carbonio interno C-2, generando un metilchetone. ==== Esercizio 3 ==== L'acetilene (etino) possiede solo due atomi di carbonio (<chem>CH#CH</chem>). Quando l'acqua si addiziona al triplo legame, l'intermedio enolico che si forma è l'etanolo (<chem>CH2=CH-OH</chem>). La successiva tautomeria sposta l'idrogeno su un carbonio e l'ossigeno sull'altro, portando necessariamente a un gruppo carbonilico terminale (<chem>-CHO</chem>), cioè all'acetaldeide (un'aldeide). Nel propino (<chem>CH3-C#CH</chem>), il triplo legame coinvolge un carbonio terminale e uno interno; la regola di Markovnikov impone che l'ossigeno si leghi al carbonio interno (C-2), generando un gruppo carbonilico affiancato da due atomi di carbonio (<chem>C-CO-C</chem>), che definisce la struttura di un chetone (il propanone). ==== Esercizio 4 ==== L'atomo di ossigeno si lega al carbonio interno (C-2). Secondo la regola di Markovnikov, in una reazione di addizione elettrofila l'idrogeno dell'acqua si addiziona al carbonio del triplo legame che lega già il maggior numero di idrogeni (il carbonio terminale C-1, che ne ha uno), mentre il gruppo ossidrile <chem>-OH</chem> (e di conseguenza l'atomo di ossigeno finale) si lega al carbonio più sostituito (il carbonio interno C-2, che non ha idrogeni). ==== Esercizio 5 ==== Questa specifica classe di composti prende il nome di enolo (dall'unione di ''-en'' per il doppio legame e ''-olo'' per il gruppo alcolico). La formula di struttura dell'intermedio enolico del propino è il prop-1-en-2-olo: :<chem>CH2=C(OH)-CH3</chem> ==== Esercizio 6 ==== La tautomeria cheto-enolica è una forma particolare di isomeria di struttura (nello specifico, una tautomeria) in cui un enolo e un chetone (o aldeide) si interconvertono rapidamente l'uno nell'altro mediante lo spostamento di un atomo di idrogeno (un protone) e di un doppio legame. È indispensabile per comprendere il prodotto finale perché l'idratazione diretta del triplo legame produce inizialmente un enolo, il quale è un composto altamente instabile. Senza la tautomeria, che riarrangia la molecola nella sua forma carbonilica stabile (<chem>C=O</chem>), non si potrebbe spiegare perché il prodotto isolato al termine della reazione sia un chetone o un'aldeide e non un alcol insaturo. ==== Esercizio 7 ==== Gli alchini di partenza che possono dare il pentan-2-one (<chem>CH3-CO-CH2-CH2-CH3</chem>) sono due: # 1-pentino (<chem>CH3-CH2-CH2-C#CH</chem>) - per addizione secondo Markovnikov sul C-2. # 2-pentino (<chem>CH3-CH2-C#C-CH3</chem>) - alchino asimmetrico che per idratazione fornisce una miscela di pentan-2-one e pentan-3-one. * Condizioni di reazione: Acqua (<chem>H2O</chem>), in presenza di acido solforico (<chem>H2SO4</chem>) come catalizzatore acido e solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>) come co-catalizzatore. ==== Esercizio 8 ==== * L'errore: Il prodotto scritto nell'equazione è un'aldeide (il propanale, <chem>CH3-CH2-CHO</chem>). * Perché è sbagliato: L'idratazione del propino è una reazione regioselettiva che segue la regola di Markovnikov. L'ossigeno deve legarsi al carbonio interno (C-2) e non a quello terminale (C-1). Di conseguenza, si deve ottenere un chetone (l'acetone) e non un'aldeide. * Equazione corretta: :<chem>CH3-C#CH + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH3</chem> ==== Esercizio 9 ==== * Acido solforico (<chem>H2SO4</chem>): Fornisce gli ioni idrogeno (<chem>H+</chem>) necessari per iniziare l'addizione elettrofila, fungendo da catalizzatore acido. * Solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>): Lo ione mercurico (<chem>Hg^2+</chem>) agisce come un potente catalizzatore coordinandosi con gli elettroni <chem>\pi</chem> del triplo legame dell'alchino. Questo rende il triplo legame molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco nucleofilo da parte dell'acqua, velocizzando una reazione che altrimenti sarebbe estremamente lenta (poiché i carbocationi vinilici intermedi sono molto instabili). ==== Esercizio 10 ==== Si ottiene un unico prodotto perché il 3-esino è un alchino interno perfettamente simmetrico. Entrambi i carboni del triplo legame (C-3 e C-4) hanno lo stesso grado di sostituzione e sono chimicamente equivalenti. Che l'ossigeno si leghi al C-3 o al C-4, la molecola risultante, numerata secondo le regole IUPAC a partire dall'estremità più vicina al gruppo carbonilico, è sempre la stessa. * Formula di struttura del prodotto (esan-3-one): :<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3</chem> ==== Esercizio 11 ==== No, non si è d'accordo. L'affermazione dello studente è errata poiché esiste un'eccezione fondamentale nella reazione di idratazione acida, oltre alla possibilità di usare reazioni diverse per gli alchini terminali. * Esempio 1 (Idratazione acida dell'acetilene): L'idratazione in condizioni acide dell'acetilene (<chem>CH#CH</chem>) produce l'acetaldeide (un'aldeide) e non un chetone, poiché la molecola ha solo due atomi di carbonio. * Esempio 2 (Idroborazione-ossidazione): Se si cambia la metodica di idratazione utilizzando l'idroborazione-ossidazione (condizioni anti-Markovnikov) su un qualsiasi alchino terminale, come il propino, si ottiene sistematicamente un'aldeide (in questo caso, il propanale). ==== Esercizio 12 ==== * a) 1-butino: Chetone (butanone). È un alchino terminale; secondo la regola di Markovnikov l'ossigeno si lega al C-2 interno. * b) 2-butino: Chetone (butanone). È un alchino interno simmetrico; l'attacco su uno dei due carboni interni genera il gruppo carbonilico in mezzo alla catena. * c) 1-pentino: Chetone (pentan-2-one). È un alchino terminale; l'ossigeno si posiziona sul carbonio interno più sostituito (C-2). * d) 2-pentino: Chetone (miscela di pentan-2-one e pentan-3-one). È un alchino interno; l'ossigeno si lega a uno dei due carboni interni del triplo legame, generando in ogni caso strutture chetoniche. ==== Esercizio 13 ==== La forma chetonica è termodinamicamente favorita ed è nettamente più stabile rispetto alla forma enolica principalmente a causa delle energie dei legami coinvolti. Il legame doppio carbonio-ossigeno (<chem>C=O</chem>) del chetone è un legame estremamente forte e stabile, la cui energia di legame è nettamente superiore rispetto alla combinazione di un doppio legame carbonio-carbonio (<chem>C=C</chem>) e un legame singolo carbonio-ossigeno (<chem>C-O</chem>) presenti nell'enolo. Il sistema evolve spontaneamente verso la configurazione a minore contenuto energetico. ==== Esercizio 14 ==== * Se l'immagine mostra un carbocatione vinilico (<chem>R-C^+=CH2</chem>): Si tratta dell'intermedio elettrofilo altamente instabile che si forma nella prima tappa dopo l'attacco del protone <chem>H+</chem>. Il suo ruolo è quello di subire l'attacco nucleofilo da parte dell'acqua per formare il legame carbonio-ossigeno. * Se l'immagine mostra un enolo (<chem>R-C(OH)=CH2</chem>): Si tratta dell'intermedio neutro. Svolge il ruolo di precursore diretto del prodotto finale: attraverso la tautomeria cheto-enolica si converte nel rispettivo isomero carbonilico stabile. ==== Esercizio 15 ==== * Alchino di partenza: Il chimico può scegliere indifferentemente il 1-butino (<chem>CH3-CH2-C#CH</chem>) oppure il 2-butino (<chem>CH3-C#C-CH3</chem>). In entrambi i casi, l'idratazione acida guiderà la formazione del gruppo <chem>C=O</chem> sul secondo carbonio della catena a 4 atomi, producendo butanone puro. * Condizioni di reazione: Trattamento dell'alchino con acqua (<chem>H2O</chem>), acido solforico (<chem>H2SO4</chem>) e solfato mercurico (<chem>HgSO4</chem>) a caldo. ==== Esercizio 16 ==== Nell'idratazione acida, il primo stadio prevede l'addizione di un protone (<chem>H+</chem>) al triplo legame per generare un carbocatione. Se il protone si lega al carbonio terminale, si forma un carbocatione vinilico secondario sul carbonio interno (<chem>R-C^+=CH2</chem>). Se il protone si legasse al carbonio interno, si formerebbe un carbocatione vinilico primario sul carbonio terminale (<chem>R-CH=CH^+</chem>). I carbocationi secondari sono molto più stabili di quelli primari grazie all'effetto induttivo stabilizzante dei gruppi alchilici circostanti. Di conseguenza, l'acqua (nucleofilo) attacca esclusivamente il carbonio interno più stabile, legando lì il gruppo <chem>-OH</chem>. ==== Esercizio 17 ==== * L'errore: Il prodotto riportato è un alcol insaturo (un enolo, nello specifico il but-3-en-2-olo modificato). * Perché è sbagliato: Gli enoli sono intermedi instabili che non possono essere il prodotto finale della reazione. Non appena l'acqua si addiziona al 2-butino si forma il but-2-en-2-olo, il quale subisce immediatamente una tautomeria cheto-enolica per trasformarsi nel chetone saturo isomero più stabile (il butanone). * Equazione corretta: :<chem>CH3-C#C-CH3 + H2O ->[H2SO4/HgSO4] CH3-CO-CH2-CH3</chem> ==== Esercizio 18 ==== * Analogie: Entrambi gli alchini, pur avendo il triplo legame in posizioni diverse della catena, producono per idratazione acida lo stesso identico ed unico prodotto finale, ovvero il butanone (<chem>CH3-CO-CH2-CH3</chem>). * Differenze nel percorso: Nel 1-butino la reazione è regioselettiva guidata dalla regola di Markovnikov (l'ossigeno va sul C-2 perché è il carbonio interno più sostituito). Nel 2-butino la reazione non necessita di regioselettività poiché la molecola è simmetrica: l'attacco sul C-2 o sul C-3 produce strutturalmente la stessa identica molecola. ==== Esercizio 19 ==== * a) 2-butino: 1 prodotto (<chem>CH3-CO-CH2-CH3</chem>, butanone). È simmetrico. * b) 2-pentino: 2 prodotti distinti in miscela. Essendo un alchino interno asimmetrico, l'idratazione produce sia il ''pentan-2-one'' (<chem>CH3-CO-CH2-CH2-CH3</chem>) sia il ''pentan-3-one'' (<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH3</chem>). * c) 3-esino: 1 prodotto (<chem>CH3-CH2-CO-CH2-CH2-CH3</chem>, esan-3-one). È simmetrico. * d) 4-ottino: 1 prodotto (<chem>CH3-CH2-CH2-CO-CH2-CH2-CH2-CH3</chem>, ottan-4-one). È simmetrico. ==== Esercizio 20 ==== Questa selettività è determinata dalla stabilità dell'intermedio di reazione. L'idratazione acida inizia con il legame di un protone (<chem>H+</chem>) al triplo legame. Per minimizzare l'energia, il protone si fissa sul carbonio terminale (C-1) in modo da lasciare la carica positiva sul carbonio interno (C-2), generando un carbocatione vinilico secondario, nettamente più stabile di un eventuale carbocatione primario sul C-1. Quando l'acqua attacca questo carbocatione, introduce il gruppo ossidrilico (<chem>-OH</chem>) esclusivamente sul carbonio 2. Poiché la tautomeria cheto-enolica converte il legame <chem>C-OH</chem> in un legame carbonilico <chem>C=O</chem> mantenendo l'ossigeno sullo stesso atomo di carbonio, il gruppo funzionale del chetone si ritroverà bloccato stabilmente in posizione 2. == Esercizi sull'idrogenazione (riduzione) degli alchini == === Esercizio 81 === testo ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.) Organic Chemistry (Morsch et al.)] * Openstax: [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/9-additional-problems esercizi1] - [https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/chapter-9 soluzioni1] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche phezys49yc6016tjv4d02nlnwq4qc5p 0 59725 498397 498371 2026-05-24T14:25:03Z Hippias 18281 rimuovo avviso A 498397 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulle SN2 == === Esercizio 1 === ==== Riconoscere una reazione SN2 ==== Indica se la seguente reazione può avvenire facilmente tramite meccanismo SN2: CH3Br + OH⁻ → ? ---- === Esercizio 2 === ==== Scrivere il prodotto ==== Scrivi il prodotto della seguente reazione: CH3CH2Cl + CN⁻ → ? ---- === Esercizio 3 === ==== Ordine di reattività ==== Ordina i seguenti substrati dal più veloce al più lento nelle reazioni SN2: * CH3Br * CH3CH2Br * (CH3)2CHBr * (CH3)3CBr ---- === Esercizio 4 === ==== Meccanismo concertato ==== Spiega cosa significa che la reazione SN2 è “concertata”. ---- === Esercizio 5 === ==== Inversione stereochimica ==== Nella seguente reazione: (S)-2-clorobutano + OH⁻ → ? quale sarà la configurazione del prodotto? ---- === Esercizio 6 === ==== Miglior nucleofilo ==== Quale tra i seguenti nucleofili è il più forte nelle reazioni SN2? * F⁻ * Cl⁻ * Br⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 7 === ==== Gruppo uscente ==== Quale tra questi è il miglior gruppo uscente? * OH⁻ * NH2⁻ * Cl⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 8 === ==== Effetto del solvente ==== Quale solvente favorisce maggiormente una reazione SN2? * Acqua * Etanolo * DMSO * Metanolo ---- === Esercizio 9 === ==== Vero o falso ==== Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. # La velocità della SN2 dipende sia dal nucleofilo sia dal substrato. # Le reazioni SN2 formano carbocationi intermedi. # Le SN2 avvengono meglio con substrati poco ingombrati. # I substrati terziari reagiscono facilmente tramite SN2. ---- === Esercizio 10 === ==== Completare la reazione ==== Completa la seguente reazione: CH3CH2Br + CH3O⁻ → ? ---- === Esercizio 11 === ==== Velocità di reazione ==== Quale delle seguenti reazioni SN2 sarà più veloce? * CH3Cl + OH⁻ * CH3I + OH⁻ ---- === Esercizio 12 === ==== Attacco del nucleofilo ==== Da quale lato attacca il nucleofilo nella SN2? ---- === Esercizio 13 === ==== Reagente limitante ==== Nella seguente legge cinetica: v = k[CH3Br][OH⁻] quale tipo di reazione è descritto? ---- === Esercizio 14 === ==== Substrato più adatto ==== Quale substrato reagisce meglio tramite SN2? * 2-bromopropano * bromometano * 2-bromo-2-metilpropano ---- === Esercizio 15 === ==== Prodotto della reazione ==== Completa la seguente reazione: CH3CH2CH2Cl + NH3 → ? ---- === Esercizio 16 === ==== Solvente migliore ==== Quale coppia di solventi favorisce maggiormente una SN2? * acqua e metanolo * DMSO e acetone * etanolo e acqua ---- === Esercizio 17 === ==== Stato di transizione ==== Nella SN2 il carbonio centrale, durante la reazione, quanti legami parziali possiede? ---- === Esercizio 18 === ==== Nucleofilo neutro ==== Anche una molecola neutra può agire da nucleofilo in una SN2? ---- === Esercizio 19 === ==== Confronto tra substrati ==== Quale reagisce più lentamente in una SN2? * CH3CH2Br * (CH3)2CHBr ---- === Esercizio 20 === ==== Domanda teorica ==== Perché le SN2 non avvengono facilmente sui substrati terziari? == Esercizi sulle SN1 == === Esercizio 1 === ==== Riconoscere una reazione SN1 ==== Indica se il seguente substrato reagisce facilmente tramite SN1: (CH3)3CCl ---- === Esercizio 2 === ==== Intermedio di reazione ==== Qual è l’intermedio caratteristico delle reazioni SN1? ---- === Esercizio 3 === ==== Legge cinetica ==== La seguente legge cinetica: v = k[(CH3)3CBr] è tipica di quale meccanismo? ---- === Esercizio 4 === ==== Stabilità dei carbocationi ==== Ordina i seguenti carbocationi dal più stabile al meno stabile: * terziario * secondario * primario * metilico ---- === Esercizio 5 === ==== Prodotto della reazione ==== Completa la seguente reazione: (CH3)3CBr + H2O → ? ---- === Esercizio 6 === ==== Solvente migliore ==== Quale solvente favorisce maggiormente una SN1? * DMSO * acetone * acqua * esano ---- === Esercizio 7 === ==== Stereochimica ==== Nelle reazioni SN1 si ottiene spesso una miscela racemica. Perché? ---- === Esercizio 8 === ==== Velocità di reazione ==== Quale substrato reagisce più velocemente tramite SN1? * CH3Cl * CH3CH2Cl * (CH3)3CCl ---- === Esercizio 9 === ==== Vero o falso ==== Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. # Le SN1 avvengono in due stadi. # Le SN1 richiedono un nucleofilo molto forte. # Le SN1 formano carbocationi. # I substrati terziari favoriscono le SN1. ---- === Esercizio 10 === ==== Confronto SN1/SN2 ==== Quale meccanismo è più probabile per un alogenuro alchilico terziario in acqua? ---- === Esercizio 11 === === Formazione del carbocatione === Qual è la tappa lenta della reazione SN1? ---- === Esercizio 12 === === Miglior substrato === Quale tra i seguenti substrati reagisce più facilmente tramite SN1? * CH3CH2Cl * (CH3)2CHCl * (CH3)3CCl ---- === Esercizio 13 === ==== Prodotto della solvolisi ==== Completa la seguente reazione: (CH3)3CCl + CH3OH → ? ---- === Esercizio 14 === ==== Effetto del nucleofilo ==== Nelle SN1 è necessario un nucleofilo molto forte? ---- === Esercizio 15 === ==== Gruppo uscente ==== Quale tra questi è il miglior gruppo uscente nelle SN1? * F⁻ * Cl⁻ * Br⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 16 === ==== Solvente protico ==== Perché i solventi protici favoriscono le SN1? ---- === Esercizio 17 === ==== Carbocatione secondario ==== Il seguente substrato può reagire tramite SN1? CH3CHBrCH3 ---- === Esercizio 18 === ==== Miscela racemica ==== Cosa significa che una SN1 produce una miscela racemica? ---- === Esercizio 19 === ==== Confronto tra SN1 e SN2 ==== Quale caratteristica distingue maggiormente una SN1 da una SN2? ---- === Esercizio 20 === ==== Identificare il meccanismo ==== Un alogenuro terziario reagisce in acqua formando un alcol. Qual è il meccanismo più probabile? == Esercizi sulle E2 ed E1 == === Esercizio E2 === Esercizio 1 Esercizio 2 Esercizio 3 Esercizio 4 Esercizio 5 Esercizio 6 Esercizio 7 Esercizio 8 == Esercizi E1 == === Esercizio 1 === Il 2-bromo-2-metilpropano reagisce con etanolo, una base debole. Scrivi il prodotto principale e indica il meccanismo, illustrando i passaggi. === Esercizio 2 === Il 2-cloro-2-metilbutano subisce una E1. Quali prodotti di eliminazione sono possibili? Quale prevale secondo Zaitsev? === Esercizio 3 === Spiega perché il 2-bromo-2-metilpropano subisce E1 molto più facilmente del bromometano nelle stesse condizioni? === Esercizio 4 === Il 3-bromo-3-etilpentano reagisce in etanolo acquoso, una soluzione basica debole. Scrivi il prodotto della E1 atteso. Esercizio 5 Esercizio 6 === Esercizio 7 === Perché gli alogenuri secondari danno E1 meno facilmente dei terziari, ma più facilmente dei primari? === Esercizio 8 === === Esercizio 9 === Scrivi lo schema del meccanismo E1 per il 2-cloro-2-etilpentano. === Esercizio 10 === Un alchene si ottiene per E1 da un unico alogenuro alchilico terziario. L'alchene è il 2-metil-2-butene + HCl. Qual è l'alogenuro di partenza?[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == == Soluzioni esercizi SN2 == === Esercizio 1 === Sì, la reazione avviene facilmente tramite SN2. * Il substrato è metilico (CH3Br), quindi molto poco ingombrato. * OH⁻ è un nucleofilo forte. * Br⁻ è un buon gruppo uscente. Prodotto: CH3OH + Br⁻ Si forma metanolo. ---- === Esercizio 2 === Il nucleofilo CN⁻ sostituisce il Cl⁻. Prodotto: CH3CH2CN Nome: propanonitrile (o propionitrile). È una tipica sostituzione nucleofila SN2. ---- === Esercizio 3 === Ordine corretto: CH3Br > CH3CH2Br > (CH3)2CHBr >>> (CH3)3CBr Spiegazione: La SN2 richiede l’attacco dal lato posteriore. Maggiore è l’ingombro sterico, più difficile sarà l’attacco del nucleofilo. * Metilico = molto veloce * Primario = veloce * Secondario = lento * Terziario = praticamente non reagisce via SN2 ---- === Esercizio 4 === Una reazione concertata avviene in un unico stadio. Nella SN2: * il nucleofilo forma il nuovo legame con il carbonio; * contemporaneamente il gruppo uscente si allontana. Non esistono intermedi stabili. ---- === Esercizio 5 === Nella SN2 avviene inversione di configurazione (inversione di Walden). Quindi: (S)-2-clorobutano → (R)-2-butanolo Il nucleofilo attacca dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. ---- === Esercizio 6 === Ordine di nucleofilia: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻ Quindi il nucleofilo più forte è I⁻. Gli ioni più grandi sono più polarizzabili e reagiscono meglio nelle SN2. ---- === Esercizio 7 === Il miglior gruppo uscente è I⁻. Un buon gruppo uscente deve essere stabile dopo l’uscita. Ordine: I⁻ > Cl⁻ > OH⁻ > NH2⁻ OH⁻ e NH2⁻ sono basi forti e quindi pessimi gruppi uscenti. ---- === Esercizio 8 === Il solvente migliore è il DMSO. Il DMSO è un solvente polare aprotico. I solventi aprotici: * non “intrappolano” il nucleofilo; * aumentano la reattività del nucleofilo. Acqua, etanolo e metanolo sono solventi protici e rallentano la SN2. ---- === Esercizio 9 === # Vero # Falso # Vero # Falso Spiegazione: * La SN2 è bimolecolare. * Non ci sono intermedi. * L’ingombro sterico ostacola il meccanismo. * I substrati terziari sono troppo ingombrati. ---- === Esercizio 10 === Il nucleofilo metossido (CH3O⁻) sostituisce il bromo. Prodotto: CH3CH2OCH3 + Br⁻ Nome del prodotto: metossietano. La reazione produce un etere tramite meccanismo SN2. ---- === Esercizio 11 === La reazione più veloce è: CH3I + OH⁻ Motivo: I⁻ è un gruppo uscente migliore rispetto a Cl⁻. Più il gruppo uscente è stabile, più facilmente abbandona il substrato. ---- === Esercizio 12 === Il nucleofilo attacca dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. Questo tipo di attacco è detto “backside attack”. L’attacco posteriore provoca l’inversione della configurazione spaziale. ---- === Esercizio 13 === Si tratta di una reazione SN2. La velocità dipende: * dalla concentrazione del substrato; * dalla concentrazione del nucleofilo. Per questo motivo la reazione è detta bimolecolare. ---- === Esercizio 14 === Il substrato migliore è bromometano. Motivo: Il carbonio legato al bromo è poco ingombrato e il nucleofilo può attaccare facilmente. Il composto terziario è quasi impossibile da attaccare tramite SN2. ---- === Esercizio 15 === NH3 sostituisce il Cl⁻. Prodotto: CH3CH2CH2NH2 Nome: propilammina. È una sostituzione nucleofila SN2. ---- === Esercizio 16 === La risposta corretta è: DMSO e acetone. Entrambi sono solventi polari aprotici. I solventi aprotici aumentano la nucleofilicità degli anioni. ---- === Esercizio 17 === Nel punto di transizione il carbonio possiede: * un legame parziale con il nucleofilo; * un legame parziale con il gruppo uscente. In totale il carbonio è temporaneamente legato a cinque gruppi. ---- === Esercizio 18 === Sì. Molecole come NH3 o H2O possiedono coppie di elettroni libere e possono attaccare il carbonio elettrofilo. Tuttavia sono generalmente nucleofili meno forti rispetto agli anioni. ---- === Esercizio 19 === Reagisce più lentamente: (CH3)2CHBr Infatti è un substrato secondario e presenta maggiore ingombro sterico. ---- === Esercizio 20 === Nei substrati terziari il carbonio legato al gruppo uscente è circondato da molti gruppi alchilici. Questo crea forte ingombro sterico. Il nucleofilo non riesce ad avvicinarsi abbastanza per effettuare l’attacco posteriore richiesto dal meccanismo SN2. ---- == Soluzioni esercizi SN1 == === Esercizio 1 === Sì, il tert-butilcloruro reagisce facilmente tramite SN1. Motivo: * il carbonio è terziario; * si forma un carbocatione terziario stabile; * il Cl⁻ è un buon gruppo uscente. ---- === Esercizio 2 === L’intermedio caratteristico è il carbocatione. Nella SN1: # il gruppo uscente abbandona il substrato; # si forma il carbocatione; # il nucleofilo attacca il carbocatione. ---- === Esercizio 3 === È tipica di una reazione SN1. La velocità dipende solo dalla concentrazione del substrato. Per questo motivo la reazione è detta unimolecolare. ---- === Esercizio 4 === Ordine corretto: terziario > secondario > primario > metilico I gruppi alchilici stabilizzano la carica positiva del carbocatione. ---- === Esercizio 5 === L’acqua sostituisce il Br⁻. Prodotto: (CH3)3COH Nome: tert-butanolo. La reazione procede tramite SN1. ---- === Esercizio 6 === Il solvente migliore è l’acqua. Le reazioni SN1 sono favorite da solventi polari protici. L’acqua stabilizza: * il carbocatione; * il gruppo uscente. ---- === Esercizio 7 === Il carbocatione intermedio è planare. Il nucleofilo può attaccare: * da un lato; * oppure dall’altro. Si formano quindi entrambi gli enantiomeri. ---- === Esercizio 8 === Il più veloce è: (CH3)3CCl Infatti forma un carbocatione terziario molto stabile. I substrati metilici e primari non reagiscono facilmente tramite SN1. ---- === Esercizio 9 === # Vero # Falso # Vero # Vero Spiegazione: * La tappa lenta è la formazione del carbocatione. * Anche nucleofili deboli possono reagire. * I substrati terziari stabilizzano il carbocatione. ---- === Esercizio 10 === Il meccanismo più probabile è SN1. Motivi: * il substrato terziario stabilizza il carbocatione; * l’acqua è un solvente polare protico; * l’ingombro sterico ostacola la SN2. ---- === Esercizio 11 === La tappa lenta è la rottura del legame tra il carbonio e il gruppo uscente. In questa fase si forma il carbocatione. È lo stadio determinante della velocità. ---- === Esercizio 12 === Il migliore è: (CH3)3CCl Il carbocatione terziario formato è il più stabile. ---- === Esercizio 13 === Il metanolo sostituisce il Cl⁻. Prodotto: (CH3)3COCH3 Nome: tert-butil metil etere. La reazione avviene tramite SN1. ---- === Esercizio 14 === No. La tappa lenta è la formazione del carbocatione. Per questo motivo anche nucleofili deboli come H2O o CH3OH possono partecipare alla reazione. ---- === Esercizio 15 === Il migliore è I⁻. Ordine: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻ I⁻ è molto stabile dopo l’uscita. ---- === Esercizio 16 === I solventi protici stabilizzano: * il carbocatione; * il gruppo uscente. Questo rende più facile la formazione dell’intermedio. ---- === Esercizio 17 === Sì, può reagire tramite SN1. Il carbocatione formato è secondario, quindi moderatamente stabile. La reazione è possibile soprattutto in solventi protici. ---- === Esercizio 18 === Significa che si formano due enantiomeri in quantità simili. Questo accade perché il carbocatione planare può essere attaccato da entrambi i lati. ---- === Esercizio 19 === Nella SN1 si forma un carbocatione intermedio. Nella SN2 la reazione avviene in un unico stadio senza intermedi. ---- === Esercizio 20 === Il meccanismo più probabile è SN1. Motivi: * il substrato terziario stabilizza il carbocatione; * l’acqua è un solvente polare protico; * il nucleofilo è debole. == Soluzione esercizi E2 == == Soluzione esercizi E1 == ==== '''Soluzione''' '''esercizio 1:''' ==== Prodotto principale: '''2-metilpropene'''. L'etanolo è una base debole in solvente polare protico → condizioni E1. Il carbocatione terziario si forma facilmente; la perdita di H⁺ dal carbonio adiacente genera il doppio legame. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 2:''' ==== Prodotti possibili: '''2-metil-2-butene''' e 2-metil-1-butene. Prevale il '''2-metil-2-butene''' (alchene più sostituito, quindi più stabile). ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 3:''' ==== Il 2-bromo-2-metilpropano è un alogenuro '''terziario''': forma un carbocatione terziario stabile (stabilizzato da 3 gruppi alchilici per iperconiugazione e induzione). Il bromometano è primario e formerebbe un carbocatione primario instabilissimo → E1 praticamente impossibile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 4:''' ==== Si forma il carbocatione terziario al Carbonio3. La perdita di H da Carbonio2 o Carbonio4 (equivalenti per simmetria) dà un unico prodotto: '''3-etil-2-pentene'''. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 5:''' ==== ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 6:''' ==== ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 7:''' ==== La facilità di E1 dipende dalla stabilità del carbocatione intermedio: '''terziario > secondario > primario'''. Il carbocatione secondario si forma, ma meno prontamente di quello terziario. I primari praticamente non danno E1 perché il carbocatione è troppo instabile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 8:''' ==== ---- ==== '''Soluzione esercizio 9:''' ==== * Step 1 (lento) – ionizzazione: il legame C–Cl si rompe in modo eterolitico. Si forma un carbocatione terziario al C2, stabilizzato dai tre gruppi alchilici (metile, etile, propile). Il Cl⁻ abbandona come gruppo uscente. * Step 2 (veloce) – eliminazione: una molecola di H₂O o ROH (base di Brønsted debole) accetta un H⁺ da un carbonio. I carboni disponibili sono: ** Carbonio1 (–CH₃): porta a 2-etil-1-pentene (alchene meno sostituito) ** Carbonio3 (–CH₂–): porta a 2-etil-2-pentene (alchene più sostituito) * Prodotto principale (Zaitsev): 2-etil-2-pentene, ottenuto per perdita di H dal Carbonio3, carbonio più sostituito → alchene più stabile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 10:''' ==== Il 2-metil-2-butene si ottiene dal '''2-cloro-2-metilbutano'''. Il carbocatione terziario al Carbonio2 perde H dal Carbonio3 più sostituito → prodotto di Zaitsev. ---- == Esempi di fonti == * [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/11%3A_Reactions_of_Alkyl_Halides-_Nucleophilic_Substitutions_and_Eliminations/11.12%3A_A_Summary_of_Reactivity_-_SN1_SN2_E1_E1cB_and_E2#:~:text=Worked-,Example,-11.12.1 Esempi ed esercizi] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche oi33btd7vulx58076frcilxzastbcu6 498404 498397 2026-05-24T15:12:26Z Nicolò.ottavian 51041 sottotitolo 498404 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulle SN2 == === Esercizio 1 === ==== Riconoscere una reazione SN2 ==== Indica se la seguente reazione può avvenire facilmente tramite meccanismo SN2: CH3Br + OH⁻ → ? ---- === Esercizio 2 === ==== Scrivere il prodotto ==== Scrivi il prodotto della seguente reazione: CH3CH2Cl + CN⁻ → ? ---- === Esercizio 3 === ==== Ordine di reattività ==== Ordina i seguenti substrati dal più veloce al più lento nelle reazioni SN2: * CH3Br * CH3CH2Br * (CH3)2CHBr * (CH3)3CBr ---- === Esercizio 4 === ==== Meccanismo concertato ==== Spiega cosa significa che la reazione SN2 è “concertata”. ---- === Esercizio 5 === ==== Inversione stereochimica ==== Nella seguente reazione: (S)-2-clorobutano + OH⁻ → ? quale sarà la configurazione del prodotto? ---- === Esercizio 6 === ==== Miglior nucleofilo ==== Quale tra i seguenti nucleofili è il più forte nelle reazioni SN2? * F⁻ * Cl⁻ * Br⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 7 === ==== Gruppo uscente ==== Quale tra questi è il miglior gruppo uscente? * OH⁻ * NH2⁻ * Cl⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 8 === ==== Effetto del solvente ==== Quale solvente favorisce maggiormente una reazione SN2? * Acqua * Etanolo * DMSO * Metanolo ---- === Esercizio 9 === ==== Vero o falso ==== Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. # La velocità della SN2 dipende sia dal nucleofilo sia dal substrato. # Le reazioni SN2 formano carbocationi intermedi. # Le SN2 avvengono meglio con substrati poco ingombrati. # I substrati terziari reagiscono facilmente tramite SN2. ---- === Esercizio 10 === ==== Completare la reazione ==== Completa la seguente reazione: CH3CH2Br + CH3O⁻ → ? ---- === Esercizio 11 === ==== Velocità di reazione ==== Quale delle seguenti reazioni SN2 sarà più veloce? * CH3Cl + OH⁻ * CH3I + OH⁻ ---- === Esercizio 12 === ==== Attacco del nucleofilo ==== Da quale lato attacca il nucleofilo nella SN2? ---- === Esercizio 13 === ==== Reagente limitante ==== Nella seguente legge cinetica: v = k[CH3Br][OH⁻] quale tipo di reazione è descritto? ---- === Esercizio 14 === ==== Substrato più adatto ==== Quale substrato reagisce meglio tramite SN2? * 2-bromopropano * bromometano * 2-bromo-2-metilpropano ---- === Esercizio 15 === ==== Prodotto della reazione ==== Completa la seguente reazione: CH3CH2CH2Cl + NH3 → ? ---- === Esercizio 16 === ==== Solvente migliore ==== Quale coppia di solventi favorisce maggiormente una SN2? * acqua e metanolo * DMSO e acetone * etanolo e acqua ---- === Esercizio 17 === ==== Stato di transizione ==== Nella SN2 il carbonio centrale, durante la reazione, quanti legami parziali possiede? ---- === Esercizio 18 === ==== Nucleofilo neutro ==== Anche una molecola neutra può agire da nucleofilo in una SN2? ---- === Esercizio 19 === ==== Confronto tra substrati ==== Quale reagisce più lentamente in una SN2? * CH3CH2Br * (CH3)2CHBr ---- === Esercizio 20 === ==== Domanda teorica ==== Perché le SN2 non avvengono facilmente sui substrati terziari? == Esercizi sulle SN1 == === Esercizio 1 === ==== Riconoscere una reazione SN1 ==== Indica se il seguente substrato reagisce facilmente tramite SN1: (CH3)3CCl ---- === Esercizio 2 === ==== Intermedio di reazione ==== Qual è l’intermedio caratteristico delle reazioni SN1? ---- === Esercizio 3 === ==== Legge cinetica ==== La seguente legge cinetica: v = k[(CH3)3CBr] è tipica di quale meccanismo? ---- === Esercizio 4 === ==== Stabilità dei carbocationi ==== Ordina i seguenti carbocationi dal più stabile al meno stabile: * terziario * secondario * primario * metilico ---- === Esercizio 5 === ==== Prodotto della reazione ==== Completa la seguente reazione: (CH3)3CBr + H2O → ? ---- === Esercizio 6 === ==== Solvente migliore ==== Quale solvente favorisce maggiormente una SN1? * DMSO * acetone * acqua * esano ---- === Esercizio 7 === ==== Stereochimica ==== Nelle reazioni SN1 si ottiene spesso una miscela racemica. Perché? ---- === Esercizio 8 === ==== Velocità di reazione ==== Quale substrato reagisce più velocemente tramite SN1? * CH3Cl * CH3CH2Cl * (CH3)3CCl ---- === Esercizio 9 === ==== Vero o falso ==== Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. # Le SN1 avvengono in due stadi. # Le SN1 richiedono un nucleofilo molto forte. # Le SN1 formano carbocationi. # I substrati terziari favoriscono le SN1. ---- === Esercizio 10 === ==== Confronto SN1/SN2 ==== Quale meccanismo è più probabile per un alogenuro alchilico terziario in acqua? ---- === Esercizio 11 === === Formazione del carbocatione === Qual è la tappa lenta della reazione SN1? ---- === Esercizio 12 === === Miglior substrato === Quale tra i seguenti substrati reagisce più facilmente tramite SN1? * CH3CH2Cl * (CH3)2CHCl * (CH3)3CCl ---- === Esercizio 13 === ==== Prodotto della solvolisi ==== Completa la seguente reazione: (CH3)3CCl + CH3OH → ? ---- === Esercizio 14 === ==== Effetto del nucleofilo ==== Nelle SN1 è necessario un nucleofilo molto forte? ---- === Esercizio 15 === ==== Gruppo uscente ==== Quale tra questi è il miglior gruppo uscente nelle SN1? * F⁻ * Cl⁻ * Br⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 16 === ==== Solvente protico ==== Perché i solventi protici favoriscono le SN1? ---- === Esercizio 17 === ==== Carbocatione secondario ==== Il seguente substrato può reagire tramite SN1? CH3CHBrCH3 ---- === Esercizio 18 === ==== Miscela racemica ==== Cosa significa che una SN1 produce una miscela racemica? ---- === Esercizio 19 === ==== Confronto tra SN1 e SN2 ==== Quale caratteristica distingue maggiormente una SN1 da una SN2? ---- === Esercizio 20 === ==== Identificare il meccanismo ==== Un alogenuro terziario reagisce in acqua formando un alcol. Qual è il meccanismo più probabile? == Esercizi sulle E2 ed E1 == === Esercizio E2 === ==== Esercizio 1 ==== ==== Esercizio 2 ==== ==== Esercizio 3 ==== ==== Esercizio 4 ==== ==== Esercizio 5 ==== ==== Esercizio 6 ==== ==== Esercizio 7 ==== ==== Esercizio 8 ==== === Esercizi E1 === ==== Esercizio 1 ==== Il 2-bromo-2-metilpropano reagisce con etanolo, una base debole. Scrivi il prodotto principale e indica il meccanismo, illustrando i passaggi. ==== Esercizio 2 ==== Il 2-cloro-2-metilbutano subisce una E1. Quali prodotti di eliminazione sono possibili? Quale prevale secondo Zaitsev? ==== Esercizio 3 ==== Spiega perché il 2-bromo-2-metilpropano subisce E1 molto più facilmente del bromometano nelle stesse condizioni? ==== Esercizio 4 ==== Il 3-bromo-3-etilpentano reagisce in etanolo acquoso, una soluzione basica debole. Scrivi il prodotto della E1 atteso. ==== Esercizio 5 ==== ==== Esercizio 6 ==== ==== Esercizio 7 ==== Perché gli alogenuri secondari danno E1 meno facilmente dei terziari, ma più facilmente dei primari? ==== Esercizio 8 ==== ==== Esercizio 9 ==== Scrivi lo schema del meccanismo E1 per il 2-cloro-2-etilpentano. ==== Esercizio 10 ==== Un alchene si ottiene per E1 da un unico alogenuro alchilico terziario. L'alchene è il 2-metil-2-butene + HCl. Qual è l'alogenuro di partenza?[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == == Soluzioni esercizi SN2 == === Esercizio 1 === Sì, la reazione avviene facilmente tramite SN2. * Il substrato è metilico (CH3Br), quindi molto poco ingombrato. * OH⁻ è un nucleofilo forte. * Br⁻ è un buon gruppo uscente. Prodotto: CH3OH + Br⁻ Si forma metanolo. ---- === Esercizio 2 === Il nucleofilo CN⁻ sostituisce il Cl⁻. Prodotto: CH3CH2CN Nome: propanonitrile (o propionitrile). È una tipica sostituzione nucleofila SN2. ---- === Esercizio 3 === Ordine corretto: CH3Br > CH3CH2Br > (CH3)2CHBr >>> (CH3)3CBr Spiegazione: La SN2 richiede l’attacco dal lato posteriore. Maggiore è l’ingombro sterico, più difficile sarà l’attacco del nucleofilo. * Metilico = molto veloce * Primario = veloce * Secondario = lento * Terziario = praticamente non reagisce via SN2 ---- === Esercizio 4 === Una reazione concertata avviene in un unico stadio. Nella SN2: * il nucleofilo forma il nuovo legame con il carbonio; * contemporaneamente il gruppo uscente si allontana. Non esistono intermedi stabili. ---- === Esercizio 5 === Nella SN2 avviene inversione di configurazione (inversione di Walden). Quindi: (S)-2-clorobutano → (R)-2-butanolo Il nucleofilo attacca dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. ---- === Esercizio 6 === Ordine di nucleofilia: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻ Quindi il nucleofilo più forte è I⁻. Gli ioni più grandi sono più polarizzabili e reagiscono meglio nelle SN2. ---- === Esercizio 7 === Il miglior gruppo uscente è I⁻. Un buon gruppo uscente deve essere stabile dopo l’uscita. Ordine: I⁻ > Cl⁻ > OH⁻ > NH2⁻ OH⁻ e NH2⁻ sono basi forti e quindi pessimi gruppi uscenti. ---- === Esercizio 8 === Il solvente migliore è il DMSO. Il DMSO è un solvente polare aprotico. I solventi aprotici: * non “intrappolano” il nucleofilo; * aumentano la reattività del nucleofilo. Acqua, etanolo e metanolo sono solventi protici e rallentano la SN2. ---- === Esercizio 9 === # Vero # Falso # Vero # Falso Spiegazione: * La SN2 è bimolecolare. * Non ci sono intermedi. * L’ingombro sterico ostacola il meccanismo. * I substrati terziari sono troppo ingombrati. ---- === Esercizio 10 === Il nucleofilo metossido (CH3O⁻) sostituisce il bromo. Prodotto: CH3CH2OCH3 + Br⁻ Nome del prodotto: metossietano. La reazione produce un etere tramite meccanismo SN2. ---- === Esercizio 11 === La reazione più veloce è: CH3I + OH⁻ Motivo: I⁻ è un gruppo uscente migliore rispetto a Cl⁻. Più il gruppo uscente è stabile, più facilmente abbandona il substrato. ---- === Esercizio 12 === Il nucleofilo attacca dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. Questo tipo di attacco è detto “backside attack”. L’attacco posteriore provoca l’inversione della configurazione spaziale. ---- === Esercizio 13 === Si tratta di una reazione SN2. La velocità dipende: * dalla concentrazione del substrato; * dalla concentrazione del nucleofilo. Per questo motivo la reazione è detta bimolecolare. ---- === Esercizio 14 === Il substrato migliore è bromometano. Motivo: Il carbonio legato al bromo è poco ingombrato e il nucleofilo può attaccare facilmente. Il composto terziario è quasi impossibile da attaccare tramite SN2. ---- === Esercizio 15 === NH3 sostituisce il Cl⁻. Prodotto: CH3CH2CH2NH2 Nome: propilammina. È una sostituzione nucleofila SN2. ---- === Esercizio 16 === La risposta corretta è: DMSO e acetone. Entrambi sono solventi polari aprotici. I solventi aprotici aumentano la nucleofilicità degli anioni. ---- === Esercizio 17 === Nel punto di transizione il carbonio possiede: * un legame parziale con il nucleofilo; * un legame parziale con il gruppo uscente. In totale il carbonio è temporaneamente legato a cinque gruppi. ---- === Esercizio 18 === Sì. Molecole come NH3 o H2O possiedono coppie di elettroni libere e possono attaccare il carbonio elettrofilo. Tuttavia sono generalmente nucleofili meno forti rispetto agli anioni. ---- === Esercizio 19 === Reagisce più lentamente: (CH3)2CHBr Infatti è un substrato secondario e presenta maggiore ingombro sterico. ---- === Esercizio 20 === Nei substrati terziari il carbonio legato al gruppo uscente è circondato da molti gruppi alchilici. Questo crea forte ingombro sterico. Il nucleofilo non riesce ad avvicinarsi abbastanza per effettuare l’attacco posteriore richiesto dal meccanismo SN2. ---- == Soluzioni esercizi SN1 == === Esercizio 1 === Sì, il tert-butilcloruro reagisce facilmente tramite SN1. Motivo: * il carbonio è terziario; * si forma un carbocatione terziario stabile; * il Cl⁻ è un buon gruppo uscente. ---- === Esercizio 2 === L’intermedio caratteristico è il carbocatione. Nella SN1: # il gruppo uscente abbandona il substrato; # si forma il carbocatione; # il nucleofilo attacca il carbocatione. ---- === Esercizio 3 === È tipica di una reazione SN1. La velocità dipende solo dalla concentrazione del substrato. Per questo motivo la reazione è detta unimolecolare. ---- === Esercizio 4 === Ordine corretto: terziario > secondario > primario > metilico I gruppi alchilici stabilizzano la carica positiva del carbocatione. ---- === Esercizio 5 === L’acqua sostituisce il Br⁻. Prodotto: (CH3)3COH Nome: tert-butanolo. La reazione procede tramite SN1. ---- === Esercizio 6 === Il solvente migliore è l’acqua. Le reazioni SN1 sono favorite da solventi polari protici. L’acqua stabilizza: * il carbocatione; * il gruppo uscente. ---- === Esercizio 7 === Il carbocatione intermedio è planare. Il nucleofilo può attaccare: * da un lato; * oppure dall’altro. Si formano quindi entrambi gli enantiomeri. ---- === Esercizio 8 === Il più veloce è: (CH3)3CCl Infatti forma un carbocatione terziario molto stabile. I substrati metilici e primari non reagiscono facilmente tramite SN1. ---- === Esercizio 9 === # Vero # Falso # Vero # Vero Spiegazione: * La tappa lenta è la formazione del carbocatione. * Anche nucleofili deboli possono reagire. * I substrati terziari stabilizzano il carbocatione. ---- === Esercizio 10 === Il meccanismo più probabile è SN1. Motivi: * il substrato terziario stabilizza il carbocatione; * l’acqua è un solvente polare protico; * l’ingombro sterico ostacola la SN2. ---- === Esercizio 11 === La tappa lenta è la rottura del legame tra il carbonio e il gruppo uscente. In questa fase si forma il carbocatione. È lo stadio determinante della velocità. ---- === Esercizio 12 === Il migliore è: (CH3)3CCl Il carbocatione terziario formato è il più stabile. ---- === Esercizio 13 === Il metanolo sostituisce il Cl⁻. Prodotto: (CH3)3COCH3 Nome: tert-butil metil etere. La reazione avviene tramite SN1. ---- === Esercizio 14 === No. La tappa lenta è la formazione del carbocatione. Per questo motivo anche nucleofili deboli come H2O o CH3OH possono partecipare alla reazione. ---- === Esercizio 15 === Il migliore è I⁻. Ordine: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻ I⁻ è molto stabile dopo l’uscita. ---- === Esercizio 16 === I solventi protici stabilizzano: * il carbocatione; * il gruppo uscente. Questo rende più facile la formazione dell’intermedio. ---- === Esercizio 17 === Sì, può reagire tramite SN1. Il carbocatione formato è secondario, quindi moderatamente stabile. La reazione è possibile soprattutto in solventi protici. ---- === Esercizio 18 === Significa che si formano due enantiomeri in quantità simili. Questo accade perché il carbocatione planare può essere attaccato da entrambi i lati. ---- === Esercizio 19 === Nella SN1 si forma un carbocatione intermedio. Nella SN2 la reazione avviene in un unico stadio senza intermedi. ---- === Esercizio 20 === Il meccanismo più probabile è SN1. Motivi: * il substrato terziario stabilizza il carbocatione; * l’acqua è un solvente polare protico; * il nucleofilo è debole. == Soluzione esercizi E2 == == Soluzione esercizi E1 == ==== '''Soluzione''' '''esercizio 1:''' ==== Prodotto principale: '''2-metilpropene'''. L'etanolo è una base debole in solvente polare protico → condizioni E1. Il carbocatione terziario si forma facilmente; la perdita di H⁺ dal carbonio adiacente genera il doppio legame. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 2:''' ==== Prodotti possibili: '''2-metil-2-butene''' e 2-metil-1-butene. Prevale il '''2-metil-2-butene''' (alchene più sostituito, quindi più stabile). ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 3:''' ==== Il 2-bromo-2-metilpropano è un alogenuro '''terziario''': forma un carbocatione terziario stabile (stabilizzato da 3 gruppi alchilici per iperconiugazione e induzione). Il bromometano è primario e formerebbe un carbocatione primario instabilissimo → E1 praticamente impossibile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 4:''' ==== Si forma il carbocatione terziario al Carbonio3. La perdita di H da Carbonio2 o Carbonio4 (equivalenti per simmetria) dà un unico prodotto: '''3-etil-2-pentene'''. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 5:''' ==== ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 6:''' ==== ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 7:''' ==== La facilità di E1 dipende dalla stabilità del carbocatione intermedio: '''terziario > secondario > primario'''. Il carbocatione secondario si forma, ma meno prontamente di quello terziario. I primari praticamente non danno E1 perché il carbocatione è troppo instabile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 8:''' ==== ---- ==== '''Soluzione esercizio 9:''' ==== * Step 1 (lento) – ionizzazione: il legame C–Cl si rompe in modo eterolitico. Si forma un carbocatione terziario al C2, stabilizzato dai tre gruppi alchilici (metile, etile, propile). Il Cl⁻ abbandona come gruppo uscente. * Step 2 (veloce) – eliminazione: una molecola di H₂O o ROH (base di Brønsted debole) accetta un H⁺ da un carbonio. I carboni disponibili sono: ** Carbonio1 (–CH₃): porta a 2-etil-1-pentene (alchene meno sostituito) ** Carbonio3 (–CH₂–): porta a 2-etil-2-pentene (alchene più sostituito) * Prodotto principale (Zaitsev): 2-etil-2-pentene, ottenuto per perdita di H dal Carbonio3, carbonio più sostituito → alchene più stabile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 10:''' ==== Il 2-metil-2-butene si ottiene dal '''2-cloro-2-metilbutano'''. Il carbocatione terziario al Carbonio2 perde H dal Carbonio3 più sostituito → prodotto di Zaitsev. ---- == Esempi di fonti == * [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/11%3A_Reactions_of_Alkyl_Halides-_Nucleophilic_Substitutions_and_Eliminations/11.12%3A_A_Summary_of_Reactivity_-_SN1_SN2_E1_E1cB_and_E2#:~:text=Worked-,Example,-11.12.1 Esempi ed esercizi] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 1yhgwnshc1zqun8tgzq7gygelkok4zq 498406 498404 2026-05-24T15:44:11Z Nicolò.ottavian 51041 esercizi E1 completati 498406 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulle SN2 == === Esercizio 1 === ==== Riconoscere una reazione SN2 ==== Indica se la seguente reazione può avvenire facilmente tramite meccanismo SN2: CH3Br + OH⁻ → ? ---- === Esercizio 2 === ==== Scrivere il prodotto ==== Scrivi il prodotto della seguente reazione: CH3CH2Cl + CN⁻ → ? ---- === Esercizio 3 === ==== Ordine di reattività ==== Ordina i seguenti substrati dal più veloce al più lento nelle reazioni SN2: * CH3Br * CH3CH2Br * (CH3)2CHBr * (CH3)3CBr ---- === Esercizio 4 === ==== Meccanismo concertato ==== Spiega cosa significa che la reazione SN2 è “concertata”. ---- === Esercizio 5 === ==== Inversione stereochimica ==== Nella seguente reazione: (S)-2-clorobutano + OH⁻ → ? quale sarà la configurazione del prodotto? ---- === Esercizio 6 === ==== Miglior nucleofilo ==== Quale tra i seguenti nucleofili è il più forte nelle reazioni SN2? * F⁻ * Cl⁻ * Br⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 7 === ==== Gruppo uscente ==== Quale tra questi è il miglior gruppo uscente? * OH⁻ * NH2⁻ * Cl⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 8 === ==== Effetto del solvente ==== Quale solvente favorisce maggiormente una reazione SN2? * Acqua * Etanolo * DMSO * Metanolo ---- === Esercizio 9 === ==== Vero o falso ==== Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. # La velocità della SN2 dipende sia dal nucleofilo sia dal substrato. # Le reazioni SN2 formano carbocationi intermedi. # Le SN2 avvengono meglio con substrati poco ingombrati. # I substrati terziari reagiscono facilmente tramite SN2. ---- === Esercizio 10 === ==== Completare la reazione ==== Completa la seguente reazione: CH3CH2Br + CH3O⁻ → ? ---- === Esercizio 11 === ==== Velocità di reazione ==== Quale delle seguenti reazioni SN2 sarà più veloce? * CH3Cl + OH⁻ * CH3I + OH⁻ ---- === Esercizio 12 === ==== Attacco del nucleofilo ==== Da quale lato attacca il nucleofilo nella SN2? ---- === Esercizio 13 === ==== Reagente limitante ==== Nella seguente legge cinetica: v = k[CH3Br][OH⁻] quale tipo di reazione è descritto? ---- === Esercizio 14 === ==== Substrato più adatto ==== Quale substrato reagisce meglio tramite SN2? * 2-bromopropano * bromometano * 2-bromo-2-metilpropano ---- === Esercizio 15 === ==== Prodotto della reazione ==== Completa la seguente reazione: CH3CH2CH2Cl + NH3 → ? ---- === Esercizio 16 === ==== Solvente migliore ==== Quale coppia di solventi favorisce maggiormente una SN2? * acqua e metanolo * DMSO e acetone * etanolo e acqua ---- === Esercizio 17 === ==== Stato di transizione ==== Nella SN2 il carbonio centrale, durante la reazione, quanti legami parziali possiede? ---- === Esercizio 18 === ==== Nucleofilo neutro ==== Anche una molecola neutra può agire da nucleofilo in una SN2? ---- === Esercizio 19 === ==== Confronto tra substrati ==== Quale reagisce più lentamente in una SN2? * CH3CH2Br * (CH3)2CHBr ---- === Esercizio 20 === ==== Domanda teorica ==== Perché le SN2 non avvengono facilmente sui substrati terziari? == Esercizi sulle SN1 == === Esercizio 1 === ==== Riconoscere una reazione SN1 ==== Indica se il seguente substrato reagisce facilmente tramite SN1: (CH3)3CCl ---- === Esercizio 2 === ==== Intermedio di reazione ==== Qual è l’intermedio caratteristico delle reazioni SN1? ---- === Esercizio 3 === ==== Legge cinetica ==== La seguente legge cinetica: v = k[(CH3)3CBr] è tipica di quale meccanismo? ---- === Esercizio 4 === ==== Stabilità dei carbocationi ==== Ordina i seguenti carbocationi dal più stabile al meno stabile: * terziario * secondario * primario * metilico ---- === Esercizio 5 === ==== Prodotto della reazione ==== Completa la seguente reazione: (CH3)3CBr + H2O → ? ---- === Esercizio 6 === ==== Solvente migliore ==== Quale solvente favorisce maggiormente una SN1? * DMSO * acetone * acqua * esano ---- === Esercizio 7 === ==== Stereochimica ==== Nelle reazioni SN1 si ottiene spesso una miscela racemica. Perché? ---- === Esercizio 8 === ==== Velocità di reazione ==== Quale substrato reagisce più velocemente tramite SN1? * CH3Cl * CH3CH2Cl * (CH3)3CCl ---- === Esercizio 9 === ==== Vero o falso ==== Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. # Le SN1 avvengono in due stadi. # Le SN1 richiedono un nucleofilo molto forte. # Le SN1 formano carbocationi. # I substrati terziari favoriscono le SN1. ---- === Esercizio 10 === ==== Confronto SN1/SN2 ==== Quale meccanismo è più probabile per un alogenuro alchilico terziario in acqua? ---- === Esercizio 11 === === Formazione del carbocatione === Qual è la tappa lenta della reazione SN1? ---- === Esercizio 12 === === Miglior substrato === Quale tra i seguenti substrati reagisce più facilmente tramite SN1? * CH3CH2Cl * (CH3)2CHCl * (CH3)3CCl ---- === Esercizio 13 === ==== Prodotto della solvolisi ==== Completa la seguente reazione: (CH3)3CCl + CH3OH → ? ---- === Esercizio 14 === ==== Effetto del nucleofilo ==== Nelle SN1 è necessario un nucleofilo molto forte? ---- === Esercizio 15 === ==== Gruppo uscente ==== Quale tra questi è il miglior gruppo uscente nelle SN1? * F⁻ * Cl⁻ * Br⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 16 === ==== Solvente protico ==== Perché i solventi protici favoriscono le SN1? ---- === Esercizio 17 === ==== Carbocatione secondario ==== Il seguente substrato può reagire tramite SN1? CH3CHBrCH3 ---- === Esercizio 18 === ==== Miscela racemica ==== Cosa significa che una SN1 produce una miscela racemica? ---- === Esercizio 19 === ==== Confronto tra SN1 e SN2 ==== Quale caratteristica distingue maggiormente una SN1 da una SN2? ---- === Esercizio 20 === ==== Identificare il meccanismo ==== Un alogenuro terziario reagisce in acqua formando un alcol. Qual è il meccanismo più probabile? == Esercizi sulle E2 ed E1 == == Esercizio E2 == === Esercizio 1 === === Esercizio 2 === === Esercizio 3 === === Esercizio 4 === === Esercizio 5 === === Esercizio 6 === === Esercizio 7 === === Esercizio 8 === == Esercizi E1 == === Esercizio 1 === Il 2-bromo-2-metilpropano reagisce con etanolo, una base debole. Scrivi il prodotto principale e indica il meccanismo, illustrando i passaggi. === Esercizio 2 === Il 2-cloro-2-metilbutano subisce una E1. Quali prodotti di eliminazione sono possibili? Quale prevale secondo Zaitsev? === Esercizio 3 === Spiega perché il 2-bromo-2-metilpropano subisce E1 molto più facilmente del bromometano nelle stesse condizioni? === Esercizio 4 === Il 3-bromo-3-etilpentano reagisce in etanolo acquoso, una soluzione basica debole. Scrivi il prodotto della E1 atteso. === Esercizio 5 === Il 1-bromo-1-metilociclopentano viene scaldato in acqua a 70°C. Scrivi il prodotto principale e spiega perché le condizioni favoriscono E1 rispetto a E2. === Esercizio 6 === Il 2-bromo-2-metilbutano viene riscaldato in etanolo acquoso (base debole). Si formano tre prodotti diversi da due E1 e una SN1. Identificali e spiega l'origine di ciascuno. === Esercizio 7 === Perché gli alogenuri secondari danno E1 meno facilmente dei terziari, ma più facilmente dei primari? === Esercizio 8 === Il 2-bromo-3,3-dimetilbutano viene trattato con etanolo caldo. Ci si aspetterebbe un'eliminazione semplice, ma il prodotto principale è il 2,3-dimetil-2-butene. Spiega perché. === Esercizio 9 === Scrivi lo schema del meccanismo E1 per il 2-cloro-2-etilpentano. === Esercizio 10 === Un alchene si ottiene per E1 da un unico alogenuro alchilico terziario. L'alchene è il 2-metil-2-butene + HCl. Qual è l'alogenuro di partenza?[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == == Soluzioni esercizi SN2 == === Esercizio 1 === Sì, la reazione avviene facilmente tramite SN2. * Il substrato è metilico (CH3Br), quindi molto poco ingombrato. * OH⁻ è un nucleofilo forte. * Br⁻ è un buon gruppo uscente. Prodotto: CH3OH + Br⁻ Si forma metanolo. ---- === Esercizio 2 === Il nucleofilo CN⁻ sostituisce il Cl⁻. Prodotto: CH3CH2CN Nome: propanonitrile (o propionitrile). È una tipica sostituzione nucleofila SN2. ---- === Esercizio 3 === Ordine corretto: CH3Br > CH3CH2Br > (CH3)2CHBr >>> (CH3)3CBr Spiegazione: La SN2 richiede l’attacco dal lato posteriore. Maggiore è l’ingombro sterico, più difficile sarà l’attacco del nucleofilo. * Metilico = molto veloce * Primario = veloce * Secondario = lento * Terziario = praticamente non reagisce via SN2 ---- === Esercizio 4 === Una reazione concertata avviene in un unico stadio. Nella SN2: * il nucleofilo forma il nuovo legame con il carbonio; * contemporaneamente il gruppo uscente si allontana. Non esistono intermedi stabili. ---- === Esercizio 5 === Nella SN2 avviene inversione di configurazione (inversione di Walden). Quindi: (S)-2-clorobutano → (R)-2-butanolo Il nucleofilo attacca dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. ---- === Esercizio 6 === Ordine di nucleofilia: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻ Quindi il nucleofilo più forte è I⁻. Gli ioni più grandi sono più polarizzabili e reagiscono meglio nelle SN2. ---- === Esercizio 7 === Il miglior gruppo uscente è I⁻. Un buon gruppo uscente deve essere stabile dopo l’uscita. Ordine: I⁻ > Cl⁻ > OH⁻ > NH2⁻ OH⁻ e NH2⁻ sono basi forti e quindi pessimi gruppi uscenti. ---- === Esercizio 8 === Il solvente migliore è il DMSO. Il DMSO è un solvente polare aprotico. I solventi aprotici: * non “intrappolano” il nucleofilo; * aumentano la reattività del nucleofilo. Acqua, etanolo e metanolo sono solventi protici e rallentano la SN2. ---- === Esercizio 9 === # Vero # Falso # Vero # Falso Spiegazione: * La SN2 è bimolecolare. * Non ci sono intermedi. * L’ingombro sterico ostacola il meccanismo. * I substrati terziari sono troppo ingombrati. ---- === Esercizio 10 === Il nucleofilo metossido (CH3O⁻) sostituisce il bromo. Prodotto: CH3CH2OCH3 + Br⁻ Nome del prodotto: metossietano. La reazione produce un etere tramite meccanismo SN2. ---- === Esercizio 11 === La reazione più veloce è: CH3I + OH⁻ Motivo: I⁻ è un gruppo uscente migliore rispetto a Cl⁻. Più il gruppo uscente è stabile, più facilmente abbandona il substrato. ---- === Esercizio 12 === Il nucleofilo attacca dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. Questo tipo di attacco è detto “backside attack”. L’attacco posteriore provoca l’inversione della configurazione spaziale. ---- === Esercizio 13 === Si tratta di una reazione SN2. La velocità dipende: * dalla concentrazione del substrato; * dalla concentrazione del nucleofilo. Per questo motivo la reazione è detta bimolecolare. ---- === Esercizio 14 === Il substrato migliore è bromometano. Motivo: Il carbonio legato al bromo è poco ingombrato e il nucleofilo può attaccare facilmente. Il composto terziario è quasi impossibile da attaccare tramite SN2. ---- === Esercizio 15 === NH3 sostituisce il Cl⁻. Prodotto: CH3CH2CH2NH2 Nome: propilammina. È una sostituzione nucleofila SN2. ---- === Esercizio 16 === La risposta corretta è: DMSO e acetone. Entrambi sono solventi polari aprotici. I solventi aprotici aumentano la nucleofilicità degli anioni. ---- === Esercizio 17 === Nel punto di transizione il carbonio possiede: * un legame parziale con il nucleofilo; * un legame parziale con il gruppo uscente. In totale il carbonio è temporaneamente legato a cinque gruppi. ---- === Esercizio 18 === Sì. Molecole come NH3 o H2O possiedono coppie di elettroni libere e possono attaccare il carbonio elettrofilo. Tuttavia sono generalmente nucleofili meno forti rispetto agli anioni. ---- === Esercizio 19 === Reagisce più lentamente: (CH3)2CHBr Infatti è un substrato secondario e presenta maggiore ingombro sterico. ---- === Esercizio 20 === Nei substrati terziari il carbonio legato al gruppo uscente è circondato da molti gruppi alchilici. Questo crea forte ingombro sterico. Il nucleofilo non riesce ad avvicinarsi abbastanza per effettuare l’attacco posteriore richiesto dal meccanismo SN2. ---- == Soluzioni esercizi SN1 == === Esercizio 1 === Sì, il tert-butilcloruro reagisce facilmente tramite SN1. Motivo: * il carbonio è terziario; * si forma un carbocatione terziario stabile; * il Cl⁻ è un buon gruppo uscente. ---- === Esercizio 2 === L’intermedio caratteristico è il carbocatione. Nella SN1: # il gruppo uscente abbandona il substrato; # si forma il carbocatione; # il nucleofilo attacca il carbocatione. ---- === Esercizio 3 === È tipica di una reazione SN1. La velocità dipende solo dalla concentrazione del substrato. Per questo motivo la reazione è detta unimolecolare. ---- === Esercizio 4 === Ordine corretto: terziario > secondario > primario > metilico I gruppi alchilici stabilizzano la carica positiva del carbocatione. ---- === Esercizio 5 === L’acqua sostituisce il Br⁻. Prodotto: (CH3)3COH Nome: tert-butanolo. La reazione procede tramite SN1. ---- === Esercizio 6 === Il solvente migliore è l’acqua. Le reazioni SN1 sono favorite da solventi polari protici. L’acqua stabilizza: * il carbocatione; * il gruppo uscente. ---- === Esercizio 7 === Il carbocatione intermedio è planare. Il nucleofilo può attaccare: * da un lato; * oppure dall’altro. Si formano quindi entrambi gli enantiomeri. ---- === Esercizio 8 === Il più veloce è: (CH3)3CCl Infatti forma un carbocatione terziario molto stabile. I substrati metilici e primari non reagiscono facilmente tramite SN1. ---- === Esercizio 9 === # Vero # Falso # Vero # Vero Spiegazione: * La tappa lenta è la formazione del carbocatione. * Anche nucleofili deboli possono reagire. * I substrati terziari stabilizzano il carbocatione. ---- === Esercizio 10 === Il meccanismo più probabile è SN1. Motivi: * il substrato terziario stabilizza il carbocatione; * l’acqua è un solvente polare protico; * l’ingombro sterico ostacola la SN2. ---- === Esercizio 11 === La tappa lenta è la rottura del legame tra il carbonio e il gruppo uscente. In questa fase si forma il carbocatione. È lo stadio determinante della velocità. ---- === Esercizio 12 === Il migliore è: (CH3)3CCl Il carbocatione terziario formato è il più stabile. ---- === Esercizio 13 === Il metanolo sostituisce il Cl⁻. Prodotto: (CH3)3COCH3 Nome: tert-butil metil etere. La reazione avviene tramite SN1. ---- === Esercizio 14 === No. La tappa lenta è la formazione del carbocatione. Per questo motivo anche nucleofili deboli come H2O o CH3OH possono partecipare alla reazione. ---- === Esercizio 15 === Il migliore è I⁻. Ordine: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻ I⁻ è molto stabile dopo l’uscita. ---- === Esercizio 16 === I solventi protici stabilizzano: * il carbocatione; * il gruppo uscente. Questo rende più facile la formazione dell’intermedio. ---- === Esercizio 17 === Sì, può reagire tramite SN1. Il carbocatione formato è secondario, quindi moderatamente stabile. La reazione è possibile soprattutto in solventi protici. ---- === Esercizio 18 === Significa che si formano due enantiomeri in quantità simili. Questo accade perché il carbocatione planare può essere attaccato da entrambi i lati. ---- === Esercizio 19 === Nella SN1 si forma un carbocatione intermedio. Nella SN2 la reazione avviene in un unico stadio senza intermedi. ---- === Esercizio 20 === Il meccanismo più probabile è SN1. Motivi: * il substrato terziario stabilizza il carbocatione; * l’acqua è un solvente polare protico; * il nucleofilo è debole. == Soluzione esercizi E2 == == Soluzione esercizi E1 == ==== '''Soluzione''' '''esercizio 1:''' ==== Prodotto principale: '''2-metilpropene'''. L'etanolo è una base debole in solvente polare protico → condizioni E1. Il carbocatione terziario si forma facilmente; la perdita di H⁺ dal carbonio adiacente genera il doppio legame. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 2:''' ==== Prodotti possibili: '''2-metil-2-butene''' e 2-metil-1-butene. Prevale il '''2-metil-2-butene''' (alchene più sostituito, quindi più stabile). ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 3:''' ==== Il 2-bromo-2-metilpropano è un alogenuro '''terziario''': forma un carbocatione terziario stabile (stabilizzato da 3 gruppi alchilici per iperconiugazione e induzione). Il bromometano è primario e formerebbe un carbocatione primario instabilissimo → E1 praticamente impossibile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 4:''' ==== Si forma il carbocatione terziario al Carbonio3. La perdita di H da Carbonio2 o Carbonio4 (equivalenti per simmetria) dà un unico prodotto: '''3-etil-2-pentene'''. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 5:''' ==== Il substrato è un alogenuro '''terziario ciclico''': forma facilmente un carbocatione terziario. L'acqua è una base di Brønsted debole → condizioni E1. Il prodotto principale è il '''metilenciclopentano''' (per perdita di H dal CH₃) oppure il '''1-metilciclopentene''' (per perdita di H dal carbonio adiacente nell'anello), con quest'ultimo che prevale per Zaitsev (doppio legame nell'anello, più sostituito). Le condizioni favoriscono E1 e non E2 perché '''non è presente nessuna base forte'''. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 6:''' ==== I tre prodotti sono: * '''2-metil-2-butene''' (E1, Zaitsev) → perdita di H da C3, alchene più sostituito, prodotto principale * '''2-metil-1-butene''' (E1) → perdita di H da C1, alchene meno sostituito, prodotto minore * '''2-metil-2-butanolo''' (SN1) → l'etanolo acquoso agisce da nucleofilo sull'intermedio carbocationico Tutti e tre derivano dallo '''stesso carbocatione terziario''' al C2, che viene intercettato in modi diversi. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 7:''' ==== La facilità di E1 dipende dalla stabilità del carbocatione intermedio: '''terziario > secondario > primario'''. Il carbocatione secondario si forma, ma meno prontamente di quello terziario. I primari praticamente non danno E1 perché il carbocatione è troppo instabile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 8:''' ==== Il substrato è un alogenuro '''secondario''' al C2, ma il carbocatione secondario inizialmente formato è instabile. Avviene un '''riarrangiamento''': uno shift del gruppo metile da C3 a C2 genera un carbocatione '''terziario''' al C3, molto più stabile. L'etanolo, base debole, accetta poi H⁺ dal carbonio β adiacente, dando il '''2,3-dimetil-2-butene''', alchene tetrasostituito e quindi particolarmente stabile. ---- ==== '''Soluzione esercizio 9:''' ==== * Step 1 (lento) – ionizzazione: il legame C–Cl si rompe in modo eterolitico. Si forma un carbocatione terziario al C2, stabilizzato dai tre gruppi alchilici (metile, etile, propile). Il Cl⁻ abbandona come gruppo uscente. * Step 2 (veloce) – eliminazione: una molecola di H₂O o ROH (base di Brønsted debole) accetta un H⁺ da un carbonio. I carboni disponibili sono: ** Carbonio1 (–CH₃): porta a 2-etil-1-pentene (alchene meno sostituito) ** Carbonio3 (–CH₂–): porta a 2-etil-2-pentene (alchene più sostituito) * Prodotto principale (Zaitsev): 2-etil-2-pentene, ottenuto per perdita di H dal Carbonio3, carbonio più sostituito → alchene più stabile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 10:''' ==== Il 2-metil-2-butene si ottiene dal '''2-cloro-2-metilbutano'''. Il carbocatione terziario al Carbonio2 perde H dal Carbonio3 più sostituito → prodotto di Zaitsev. ---- == Esempi di fonti == * [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/11%3A_Reactions_of_Alkyl_Halides-_Nucleophilic_Substitutions_and_Eliminations/11.12%3A_A_Summary_of_Reactivity_-_SN1_SN2_E1_E1cB_and_E2#:~:text=Worked-,Example,-11.12.1 Esempi ed esercizi] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 5j55i2v20qo1wb7z5t2brry277iad8d 498407 498406 2026-05-24T15:48:48Z Nicolò.ottavian 51041 /* Soluzione esercizi E2 498407 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulle SN2 == === Esercizio 1 === ==== Riconoscere una reazione SN2 ==== Indica se la seguente reazione può avvenire facilmente tramite meccanismo SN2: CH3Br + OH⁻ → ? ---- === Esercizio 2 === ==== Scrivere il prodotto ==== Scrivi il prodotto della seguente reazione: CH3CH2Cl + CN⁻ → ? ---- === Esercizio 3 === ==== Ordine di reattività ==== Ordina i seguenti substrati dal più veloce al più lento nelle reazioni SN2: * CH3Br * CH3CH2Br * (CH3)2CHBr * (CH3)3CBr ---- === Esercizio 4 === ==== Meccanismo concertato ==== Spiega cosa significa che la reazione SN2 è “concertata”. ---- === Esercizio 5 === ==== Inversione stereochimica ==== Nella seguente reazione: (S)-2-clorobutano + OH⁻ → ? quale sarà la configurazione del prodotto? ---- === Esercizio 6 === ==== Miglior nucleofilo ==== Quale tra i seguenti nucleofili è il più forte nelle reazioni SN2? * F⁻ * Cl⁻ * Br⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 7 === ==== Gruppo uscente ==== Quale tra questi è il miglior gruppo uscente? * OH⁻ * NH2⁻ * Cl⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 8 === ==== Effetto del solvente ==== Quale solvente favorisce maggiormente una reazione SN2? * Acqua * Etanolo * DMSO * Metanolo ---- === Esercizio 9 === ==== Vero o falso ==== Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. # La velocità della SN2 dipende sia dal nucleofilo sia dal substrato. # Le reazioni SN2 formano carbocationi intermedi. # Le SN2 avvengono meglio con substrati poco ingombrati. # I substrati terziari reagiscono facilmente tramite SN2. ---- === Esercizio 10 === ==== Completare la reazione ==== Completa la seguente reazione: CH3CH2Br + CH3O⁻ → ? ---- === Esercizio 11 === ==== Velocità di reazione ==== Quale delle seguenti reazioni SN2 sarà più veloce? * CH3Cl + OH⁻ * CH3I + OH⁻ ---- === Esercizio 12 === ==== Attacco del nucleofilo ==== Da quale lato attacca il nucleofilo nella SN2? ---- === Esercizio 13 === ==== Reagente limitante ==== Nella seguente legge cinetica: v = k[CH3Br][OH⁻] quale tipo di reazione è descritto? ---- === Esercizio 14 === ==== Substrato più adatto ==== Quale substrato reagisce meglio tramite SN2? * 2-bromopropano * bromometano * 2-bromo-2-metilpropano ---- === Esercizio 15 === ==== Prodotto della reazione ==== Completa la seguente reazione: CH3CH2CH2Cl + NH3 → ? ---- === Esercizio 16 === ==== Solvente migliore ==== Quale coppia di solventi favorisce maggiormente una SN2? * acqua e metanolo * DMSO e acetone * etanolo e acqua ---- === Esercizio 17 === ==== Stato di transizione ==== Nella SN2 il carbonio centrale, durante la reazione, quanti legami parziali possiede? ---- === Esercizio 18 === ==== Nucleofilo neutro ==== Anche una molecola neutra può agire da nucleofilo in una SN2? ---- === Esercizio 19 === ==== Confronto tra substrati ==== Quale reagisce più lentamente in una SN2? * CH3CH2Br * (CH3)2CHBr ---- === Esercizio 20 === ==== Domanda teorica ==== Perché le SN2 non avvengono facilmente sui substrati terziari? == Esercizi sulle SN1 == === Esercizio 1 === ==== Riconoscere una reazione SN1 ==== Indica se il seguente substrato reagisce facilmente tramite SN1: (CH3)3CCl ---- === Esercizio 2 === ==== Intermedio di reazione ==== Qual è l’intermedio caratteristico delle reazioni SN1? ---- === Esercizio 3 === ==== Legge cinetica ==== La seguente legge cinetica: v = k[(CH3)3CBr] è tipica di quale meccanismo? ---- === Esercizio 4 === ==== Stabilità dei carbocationi ==== Ordina i seguenti carbocationi dal più stabile al meno stabile: * terziario * secondario * primario * metilico ---- === Esercizio 5 === ==== Prodotto della reazione ==== Completa la seguente reazione: (CH3)3CBr + H2O → ? ---- === Esercizio 6 === ==== Solvente migliore ==== Quale solvente favorisce maggiormente una SN1? * DMSO * acetone * acqua * esano ---- === Esercizio 7 === ==== Stereochimica ==== Nelle reazioni SN1 si ottiene spesso una miscela racemica. Perché? ---- === Esercizio 8 === ==== Velocità di reazione ==== Quale substrato reagisce più velocemente tramite SN1? * CH3Cl * CH3CH2Cl * (CH3)3CCl ---- === Esercizio 9 === ==== Vero o falso ==== Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. # Le SN1 avvengono in due stadi. # Le SN1 richiedono un nucleofilo molto forte. # Le SN1 formano carbocationi. # I substrati terziari favoriscono le SN1. ---- === Esercizio 10 === ==== Confronto SN1/SN2 ==== Quale meccanismo è più probabile per un alogenuro alchilico terziario in acqua? ---- === Esercizio 11 === === Formazione del carbocatione === Qual è la tappa lenta della reazione SN1? ---- === Esercizio 12 === === Miglior substrato === Quale tra i seguenti substrati reagisce più facilmente tramite SN1? * CH3CH2Cl * (CH3)2CHCl * (CH3)3CCl ---- === Esercizio 13 === ==== Prodotto della solvolisi ==== Completa la seguente reazione: (CH3)3CCl + CH3OH → ? ---- === Esercizio 14 === ==== Effetto del nucleofilo ==== Nelle SN1 è necessario un nucleofilo molto forte? ---- === Esercizio 15 === ==== Gruppo uscente ==== Quale tra questi è il miglior gruppo uscente nelle SN1? * F⁻ * Cl⁻ * Br⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 16 === ==== Solvente protico ==== Perché i solventi protici favoriscono le SN1? ---- === Esercizio 17 === ==== Carbocatione secondario ==== Il seguente substrato può reagire tramite SN1? CH3CHBrCH3 ---- === Esercizio 18 === ==== Miscela racemica ==== Cosa significa che una SN1 produce una miscela racemica? ---- === Esercizio 19 === ==== Confronto tra SN1 e SN2 ==== Quale caratteristica distingue maggiormente una SN1 da una SN2? ---- === Esercizio 20 === ==== Identificare il meccanismo ==== Un alogenuro terziario reagisce in acqua formando un alcol. Qual è il meccanismo più probabile? == Esercizi sulle E2 ed E1 == == Esercizio E2 == === Esercizio 1 === === Esercizio 2 === === Esercizio 3 === === Esercizio 4 === === Esercizio 5 === === Esercizio 6 === === Esercizio 7 === === Esercizio 8 === === Esercizio 9 === === Esercizio 10 === == Esercizi E1 == === Esercizio 1 === Il 2-bromo-2-metilpropano reagisce con etanolo, una base debole. Scrivi il prodotto principale e indica il meccanismo, illustrando i passaggi. === Esercizio 2 === Il 2-cloro-2-metilbutano subisce una E1. Quali prodotti di eliminazione sono possibili? Quale prevale secondo Zaitsev? === Esercizio 3 === Spiega perché il 2-bromo-2-metilpropano subisce E1 molto più facilmente del bromometano nelle stesse condizioni? === Esercizio 4 === Il 3-bromo-3-etilpentano reagisce in etanolo acquoso, una soluzione basica debole. Scrivi il prodotto della E1 atteso. === Esercizio 5 === Il 1-bromo-1-metilociclopentano viene scaldato in acqua a 70°C. Scrivi il prodotto principale e spiega perché le condizioni favoriscono E1 rispetto a E2. === Esercizio 6 === Il 2-bromo-2-metilbutano viene riscaldato in etanolo acquoso (base debole). Si formano tre prodotti diversi da due E1 e una SN1. Identificali e spiega l'origine di ciascuno. === Esercizio 7 === Perché gli alogenuri secondari danno E1 meno facilmente dei terziari, ma più facilmente dei primari? === Esercizio 8 === Il 2-bromo-3,3-dimetilbutano viene trattato con etanolo caldo. Ci si aspetterebbe un'eliminazione semplice, ma il prodotto principale è il 2,3-dimetil-2-butene. Spiega perché. === Esercizio 9 === Scrivi lo schema del meccanismo E1 per il 2-cloro-2-etilpentano. === Esercizio 10 === Un alchene si ottiene per E1 da un unico alogenuro alchilico terziario. L'alchene è il 2-metil-2-butene + HCl. Qual è l'alogenuro di partenza?[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == == Soluzioni esercizi SN2 == === Esercizio 1 === Sì, la reazione avviene facilmente tramite SN2. * Il substrato è metilico (CH3Br), quindi molto poco ingombrato. * OH⁻ è un nucleofilo forte. * Br⁻ è un buon gruppo uscente. Prodotto: CH3OH + Br⁻ Si forma metanolo. ---- === Esercizio 2 === Il nucleofilo CN⁻ sostituisce il Cl⁻. Prodotto: CH3CH2CN Nome: propanonitrile (o propionitrile). È una tipica sostituzione nucleofila SN2. ---- === Esercizio 3 === Ordine corretto: CH3Br > CH3CH2Br > (CH3)2CHBr >>> (CH3)3CBr Spiegazione: La SN2 richiede l’attacco dal lato posteriore. Maggiore è l’ingombro sterico, più difficile sarà l’attacco del nucleofilo. * Metilico = molto veloce * Primario = veloce * Secondario = lento * Terziario = praticamente non reagisce via SN2 ---- === Esercizio 4 === Una reazione concertata avviene in un unico stadio. Nella SN2: * il nucleofilo forma il nuovo legame con il carbonio; * contemporaneamente il gruppo uscente si allontana. Non esistono intermedi stabili. ---- === Esercizio 5 === Nella SN2 avviene inversione di configurazione (inversione di Walden). Quindi: (S)-2-clorobutano → (R)-2-butanolo Il nucleofilo attacca dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. ---- === Esercizio 6 === Ordine di nucleofilia: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻ Quindi il nucleofilo più forte è I⁻. Gli ioni più grandi sono più polarizzabili e reagiscono meglio nelle SN2. ---- === Esercizio 7 === Il miglior gruppo uscente è I⁻. Un buon gruppo uscente deve essere stabile dopo l’uscita. Ordine: I⁻ > Cl⁻ > OH⁻ > NH2⁻ OH⁻ e NH2⁻ sono basi forti e quindi pessimi gruppi uscenti. ---- === Esercizio 8 === Il solvente migliore è il DMSO. Il DMSO è un solvente polare aprotico. I solventi aprotici: * non “intrappolano” il nucleofilo; * aumentano la reattività del nucleofilo. Acqua, etanolo e metanolo sono solventi protici e rallentano la SN2. ---- === Esercizio 9 === # Vero # Falso # Vero # Falso Spiegazione: * La SN2 è bimolecolare. * Non ci sono intermedi. * L’ingombro sterico ostacola il meccanismo. * I substrati terziari sono troppo ingombrati. ---- === Esercizio 10 === Il nucleofilo metossido (CH3O⁻) sostituisce il bromo. Prodotto: CH3CH2OCH3 + Br⁻ Nome del prodotto: metossietano. La reazione produce un etere tramite meccanismo SN2. ---- === Esercizio 11 === La reazione più veloce è: CH3I + OH⁻ Motivo: I⁻ è un gruppo uscente migliore rispetto a Cl⁻. Più il gruppo uscente è stabile, più facilmente abbandona il substrato. ---- === Esercizio 12 === Il nucleofilo attacca dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. Questo tipo di attacco è detto “backside attack”. L’attacco posteriore provoca l’inversione della configurazione spaziale. ---- === Esercizio 13 === Si tratta di una reazione SN2. La velocità dipende: * dalla concentrazione del substrato; * dalla concentrazione del nucleofilo. Per questo motivo la reazione è detta bimolecolare. ---- === Esercizio 14 === Il substrato migliore è bromometano. Motivo: Il carbonio legato al bromo è poco ingombrato e il nucleofilo può attaccare facilmente. Il composto terziario è quasi impossibile da attaccare tramite SN2. ---- === Esercizio 15 === NH3 sostituisce il Cl⁻. Prodotto: CH3CH2CH2NH2 Nome: propilammina. È una sostituzione nucleofila SN2. ---- === Esercizio 16 === La risposta corretta è: DMSO e acetone. Entrambi sono solventi polari aprotici. I solventi aprotici aumentano la nucleofilicità degli anioni. ---- === Esercizio 17 === Nel punto di transizione il carbonio possiede: * un legame parziale con il nucleofilo; * un legame parziale con il gruppo uscente. In totale il carbonio è temporaneamente legato a cinque gruppi. ---- === Esercizio 18 === Sì. Molecole come NH3 o H2O possiedono coppie di elettroni libere e possono attaccare il carbonio elettrofilo. Tuttavia sono generalmente nucleofili meno forti rispetto agli anioni. ---- === Esercizio 19 === Reagisce più lentamente: (CH3)2CHBr Infatti è un substrato secondario e presenta maggiore ingombro sterico. ---- === Esercizio 20 === Nei substrati terziari il carbonio legato al gruppo uscente è circondato da molti gruppi alchilici. Questo crea forte ingombro sterico. Il nucleofilo non riesce ad avvicinarsi abbastanza per effettuare l’attacco posteriore richiesto dal meccanismo SN2. ---- == Soluzioni esercizi SN1 == === Esercizio 1 === Sì, il tert-butilcloruro reagisce facilmente tramite SN1. Motivo: * il carbonio è terziario; * si forma un carbocatione terziario stabile; * il Cl⁻ è un buon gruppo uscente. ---- === Esercizio 2 === L’intermedio caratteristico è il carbocatione. Nella SN1: # il gruppo uscente abbandona il substrato; # si forma il carbocatione; # il nucleofilo attacca il carbocatione. ---- === Esercizio 3 === È tipica di una reazione SN1. La velocità dipende solo dalla concentrazione del substrato. Per questo motivo la reazione è detta unimolecolare. ---- === Esercizio 4 === Ordine corretto: terziario > secondario > primario > metilico I gruppi alchilici stabilizzano la carica positiva del carbocatione. ---- === Esercizio 5 === L’acqua sostituisce il Br⁻. Prodotto: (CH3)3COH Nome: tert-butanolo. La reazione procede tramite SN1. ---- === Esercizio 6 === Il solvente migliore è l’acqua. Le reazioni SN1 sono favorite da solventi polari protici. L’acqua stabilizza: * il carbocatione; * il gruppo uscente. ---- === Esercizio 7 === Il carbocatione intermedio è planare. Il nucleofilo può attaccare: * da un lato; * oppure dall’altro. Si formano quindi entrambi gli enantiomeri. ---- === Esercizio 8 === Il più veloce è: (CH3)3CCl Infatti forma un carbocatione terziario molto stabile. I substrati metilici e primari non reagiscono facilmente tramite SN1. ---- === Esercizio 9 === # Vero # Falso # Vero # Vero Spiegazione: * La tappa lenta è la formazione del carbocatione. * Anche nucleofili deboli possono reagire. * I substrati terziari stabilizzano il carbocatione. ---- === Esercizio 10 === Il meccanismo più probabile è SN1. Motivi: * il substrato terziario stabilizza il carbocatione; * l’acqua è un solvente polare protico; * l’ingombro sterico ostacola la SN2. ---- === Esercizio 11 === La tappa lenta è la rottura del legame tra il carbonio e il gruppo uscente. In questa fase si forma il carbocatione. È lo stadio determinante della velocità. ---- === Esercizio 12 === Il migliore è: (CH3)3CCl Il carbocatione terziario formato è il più stabile. ---- === Esercizio 13 === Il metanolo sostituisce il Cl⁻. Prodotto: (CH3)3COCH3 Nome: tert-butil metil etere. La reazione avviene tramite SN1. ---- === Esercizio 14 === No. La tappa lenta è la formazione del carbocatione. Per questo motivo anche nucleofili deboli come H2O o CH3OH possono partecipare alla reazione. ---- === Esercizio 15 === Il migliore è I⁻. Ordine: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻ I⁻ è molto stabile dopo l’uscita. ---- === Esercizio 16 === I solventi protici stabilizzano: * il carbocatione; * il gruppo uscente. Questo rende più facile la formazione dell’intermedio. ---- === Esercizio 17 === Sì, può reagire tramite SN1. Il carbocatione formato è secondario, quindi moderatamente stabile. La reazione è possibile soprattutto in solventi protici. ---- === Esercizio 18 === Significa che si formano due enantiomeri in quantità simili. Questo accade perché il carbocatione planare può essere attaccato da entrambi i lati. ---- === Esercizio 19 === Nella SN1 si forma un carbocatione intermedio. Nella SN2 la reazione avviene in un unico stadio senza intermedi. ---- === Esercizio 20 === Il meccanismo più probabile è SN1. Motivi: * il substrato terziario stabilizza il carbocatione; * l’acqua è un solvente polare protico; * il nucleofilo è debole. == Soluzione esercizi E2 == === '''Soluzione''' '''esercizio 1:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 1:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 3:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 4:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 5:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 6:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 7:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 8:''' === === '''Soluzione esercizio 9:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 10:''' === == Soluzione esercizi E1 == ==== '''Soluzione''' '''esercizio 1:''' ==== Prodotto principale: '''2-metilpropene'''. L'etanolo è una base debole in solvente polare protico → condizioni E1. Il carbocatione terziario si forma facilmente; la perdita di H⁺ dal carbonio adiacente genera il doppio legame. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 2:''' ==== Prodotti possibili: '''2-metil-2-butene''' e 2-metil-1-butene. Prevale il '''2-metil-2-butene''' (alchene più sostituito, quindi più stabile). ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 3:''' ==== Il 2-bromo-2-metilpropano è un alogenuro '''terziario''': forma un carbocatione terziario stabile (stabilizzato da 3 gruppi alchilici per iperconiugazione e induzione). Il bromometano è primario e formerebbe un carbocatione primario instabilissimo → E1 praticamente impossibile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 4:''' ==== Si forma il carbocatione terziario al Carbonio3. La perdita di H da Carbonio2 o Carbonio4 (equivalenti per simmetria) dà un unico prodotto: '''3-etil-2-pentene'''. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 5:''' ==== Il substrato è un alogenuro '''terziario ciclico''': forma facilmente un carbocatione terziario. L'acqua è una base di Brønsted debole → condizioni E1. Il prodotto principale è il '''metilenciclopentano''' (per perdita di H dal CH₃) oppure il '''1-metilciclopentene''' (per perdita di H dal carbonio adiacente nell'anello), con quest'ultimo che prevale per Zaitsev (doppio legame nell'anello, più sostituito). Le condizioni favoriscono E1 e non E2 perché '''non è presente nessuna base forte'''. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 6:''' ==== I tre prodotti sono: * '''2-metil-2-butene''' (E1, Zaitsev) → perdita di H da C3, alchene più sostituito, prodotto principale * '''2-metil-1-butene''' (E1) → perdita di H da C1, alchene meno sostituito, prodotto minore * '''2-metil-2-butanolo''' (SN1) → l'etanolo acquoso agisce da nucleofilo sull'intermedio carbocationico Tutti e tre derivano dallo '''stesso carbocatione terziario''' al C2, che viene intercettato in modi diversi. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 7:''' ==== La facilità di E1 dipende dalla stabilità del carbocatione intermedio: '''terziario > secondario > primario'''. Il carbocatione secondario si forma, ma meno prontamente di quello terziario. I primari praticamente non danno E1 perché il carbocatione è troppo instabile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 8:''' ==== Il substrato è un alogenuro '''secondario''' al C2, ma il carbocatione secondario inizialmente formato è instabile. Avviene un '''riarrangiamento''': uno shift del gruppo metile da C3 a C2 genera un carbocatione '''terziario''' al C3, molto più stabile. L'etanolo, base debole, accetta poi H⁺ dal carbonio β adiacente, dando il '''2,3-dimetil-2-butene''', alchene tetrasostituito e quindi particolarmente stabile. ---- ==== '''Soluzione esercizio 9:''' ==== * Step 1 (lento) – ionizzazione: il legame C–Cl si rompe in modo eterolitico. Si forma un carbocatione terziario al C2, stabilizzato dai tre gruppi alchilici (metile, etile, propile). Il Cl⁻ abbandona come gruppo uscente. * Step 2 (veloce) – eliminazione: una molecola di H₂O o ROH (base di Brønsted debole) accetta un H⁺ da un carbonio. I carboni disponibili sono: ** Carbonio1 (–CH₃): porta a 2-etil-1-pentene (alchene meno sostituito) ** Carbonio3 (–CH₂–): porta a 2-etil-2-pentene (alchene più sostituito) * Prodotto principale (Zaitsev): 2-etil-2-pentene, ottenuto per perdita di H dal Carbonio3, carbonio più sostituito → alchene più stabile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 10:''' ==== Il 2-metil-2-butene si ottiene dal '''2-cloro-2-metilbutano'''. Il carbocatione terziario al Carbonio2 perde H dal Carbonio3 più sostituito → prodotto di Zaitsev. ---- == Esempi di fonti == * [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/11%3A_Reactions_of_Alkyl_Halides-_Nucleophilic_Substitutions_and_Eliminations/11.12%3A_A_Summary_of_Reactivity_-_SN1_SN2_E1_E1cB_and_E2#:~:text=Worked-,Example,-11.12.1 Esempi ed esercizi] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche lklx79hsit4jlntj31liwh6b42u4d9e 498439 498407 2026-05-24T20:33:00Z Nicolò.ottavian 51041 /* Esercizi sulle E2 ed E1 */ 498439 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulle SN2 == === Esercizio 1 === ==== Riconoscere una reazione SN2 ==== Indica se la seguente reazione può avvenire facilmente tramite meccanismo SN2: CH3Br + OH⁻ → ? ---- === Esercizio 2 === ==== Scrivere il prodotto ==== Scrivi il prodotto della seguente reazione: CH3CH2Cl + CN⁻ → ? ---- === Esercizio 3 === ==== Ordine di reattività ==== Ordina i seguenti substrati dal più veloce al più lento nelle reazioni SN2: * CH3Br * CH3CH2Br * (CH3)2CHBr * (CH3)3CBr ---- === Esercizio 4 === ==== Meccanismo concertato ==== Spiega cosa significa che la reazione SN2 è “concertata”. ---- === Esercizio 5 === ==== Inversione stereochimica ==== Nella seguente reazione: (S)-2-clorobutano + OH⁻ → ? quale sarà la configurazione del prodotto? ---- === Esercizio 6 === ==== Miglior nucleofilo ==== Quale tra i seguenti nucleofili è il più forte nelle reazioni SN2? * F⁻ * Cl⁻ * Br⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 7 === ==== Gruppo uscente ==== Quale tra questi è il miglior gruppo uscente? * OH⁻ * NH2⁻ * Cl⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 8 === ==== Effetto del solvente ==== Quale solvente favorisce maggiormente una reazione SN2? * Acqua * Etanolo * DMSO * Metanolo ---- === Esercizio 9 === ==== Vero o falso ==== Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. # La velocità della SN2 dipende sia dal nucleofilo sia dal substrato. # Le reazioni SN2 formano carbocationi intermedi. # Le SN2 avvengono meglio con substrati poco ingombrati. # I substrati terziari reagiscono facilmente tramite SN2. ---- === Esercizio 10 === ==== Completare la reazione ==== Completa la seguente reazione: CH3CH2Br + CH3O⁻ → ? ---- === Esercizio 11 === ==== Velocità di reazione ==== Quale delle seguenti reazioni SN2 sarà più veloce? * CH3Cl + OH⁻ * CH3I + OH⁻ ---- === Esercizio 12 === ==== Attacco del nucleofilo ==== Da quale lato attacca il nucleofilo nella SN2? ---- === Esercizio 13 === ==== Reagente limitante ==== Nella seguente legge cinetica: v = k[CH3Br][OH⁻] quale tipo di reazione è descritto? ---- === Esercizio 14 === ==== Substrato più adatto ==== Quale substrato reagisce meglio tramite SN2? * 2-bromopropano * bromometano * 2-bromo-2-metilpropano ---- === Esercizio 15 === ==== Prodotto della reazione ==== Completa la seguente reazione: CH3CH2CH2Cl + NH3 → ? ---- === Esercizio 16 === ==== Solvente migliore ==== Quale coppia di solventi favorisce maggiormente una SN2? * acqua e metanolo * DMSO e acetone * etanolo e acqua ---- === Esercizio 17 === ==== Stato di transizione ==== Nella SN2 il carbonio centrale, durante la reazione, quanti legami parziali possiede? ---- === Esercizio 18 === ==== Nucleofilo neutro ==== Anche una molecola neutra può agire da nucleofilo in una SN2? ---- === Esercizio 19 === ==== Confronto tra substrati ==== Quale reagisce più lentamente in una SN2? * CH3CH2Br * (CH3)2CHBr ---- === Esercizio 20 === ==== Domanda teorica ==== Perché le SN2 non avvengono facilmente sui substrati terziari? == Esercizi sulle SN1 == === Esercizio 1 === ==== Riconoscere una reazione SN1 ==== Indica se il seguente substrato reagisce facilmente tramite SN1: (CH3)3CCl ---- === Esercizio 2 === ==== Intermedio di reazione ==== Qual è l’intermedio caratteristico delle reazioni SN1? ---- === Esercizio 3 === ==== Legge cinetica ==== La seguente legge cinetica: v = k[(CH3)3CBr] è tipica di quale meccanismo? ---- === Esercizio 4 === ==== Stabilità dei carbocationi ==== Ordina i seguenti carbocationi dal più stabile al meno stabile: * terziario * secondario * primario * metilico ---- === Esercizio 5 === ==== Prodotto della reazione ==== Completa la seguente reazione: (CH3)3CBr + H2O → ? ---- === Esercizio 6 === ==== Solvente migliore ==== Quale solvente favorisce maggiormente una SN1? * DMSO * acetone * acqua * esano ---- === Esercizio 7 === ==== Stereochimica ==== Nelle reazioni SN1 si ottiene spesso una miscela racemica. Perché? ---- === Esercizio 8 === ==== Velocità di reazione ==== Quale substrato reagisce più velocemente tramite SN1? * CH3Cl * CH3CH2Cl * (CH3)3CCl ---- === Esercizio 9 === ==== Vero o falso ==== Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. # Le SN1 avvengono in due stadi. # Le SN1 richiedono un nucleofilo molto forte. # Le SN1 formano carbocationi. # I substrati terziari favoriscono le SN1. ---- === Esercizio 10 === ==== Confronto SN1/SN2 ==== Quale meccanismo è più probabile per un alogenuro alchilico terziario in acqua? ---- === Esercizio 11 === === Formazione del carbocatione === Qual è la tappa lenta della reazione SN1? ---- === Esercizio 12 === === Miglior substrato === Quale tra i seguenti substrati reagisce più facilmente tramite SN1? * CH3CH2Cl * (CH3)2CHCl * (CH3)3CCl ---- === Esercizio 13 === ==== Prodotto della solvolisi ==== Completa la seguente reazione: (CH3)3CCl + CH3OH → ? ---- === Esercizio 14 === ==== Effetto del nucleofilo ==== Nelle SN1 è necessario un nucleofilo molto forte? ---- === Esercizio 15 === ==== Gruppo uscente ==== Quale tra questi è il miglior gruppo uscente nelle SN1? * F⁻ * Cl⁻ * Br⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 16 === ==== Solvente protico ==== Perché i solventi protici favoriscono le SN1? ---- === Esercizio 17 === ==== Carbocatione secondario ==== Il seguente substrato può reagire tramite SN1? CH3CHBrCH3 ---- === Esercizio 18 === ==== Miscela racemica ==== Cosa significa che una SN1 produce una miscela racemica? ---- === Esercizio 19 === ==== Confronto tra SN1 e SN2 ==== Quale caratteristica distingue maggiormente una SN1 da una SN2? ---- === Esercizio 20 === ==== Identificare il meccanismo ==== Un alogenuro terziario reagisce in acqua formando un alcol. Qual è il meccanismo più probabile? == Esercizi sulle E2 ed E1 == == Esercizio E2 == === Esercizio 1 === Il 2-bromobutano reagisce con OH^-. Scrivi i prodotti E2 possibili e indica il principale. === Esercizio 2 === === Esercizio 3 === Il trans-1-bromo-2-metilcicloesano e il cis-1-bromo-2-metilcicloesano reagiscono entrambi con OH^-. Quale isomero reagisce più velocemente in E2 e perché? === Esercizio 4 === === Esercizio 5 === === Esercizio 6 === === Esercizio 7 === === Esercizio 8 === === Esercizio 9 === === Esercizio 10 === == Esercizi E1 == === Esercizio 1 === Il 2-bromo-2-metilpropano reagisce con etanolo, una base debole. Scrivi il prodotto principale e indica il meccanismo, illustrando i passaggi. === Esercizio 2 === Il 2-cloro-2-metilbutano subisce una E1. Quali prodotti di eliminazione sono possibili? Quale prevale secondo Zaitsev? === Esercizio 3 === Spiega perché il 2-bromo-2-metilpropano subisce E1 molto più facilmente del bromometano nelle stesse condizioni? === Esercizio 4 === Il 3-bromo-3-etilpentano reagisce in etanolo acquoso, una soluzione basica debole. Scrivi il prodotto della E1 atteso. === Esercizio 5 === Il 1-bromo-1-metilociclopentano viene scaldato in acqua a 70°C. Scrivi il prodotto principale e spiega perché le condizioni favoriscono E1 rispetto a E2. === Esercizio 6 === Il 2-bromo-2-metilbutano viene riscaldato in etanolo acquoso (base debole). Si formano tre prodotti diversi da due E1 e una SN1. Identificali e spiega l'origine di ciascuno. === Esercizio 7 === Perché gli alogenuri secondari danno E1 meno facilmente dei terziari, ma più facilmente dei primari? === Esercizio 8 === Il 2-bromo-3,3-dimetilbutano viene trattato con etanolo caldo. Ci si aspetterebbe un'eliminazione semplice, ma il prodotto principale è il 2,3-dimetil-2-butene. Spiega perché. === Esercizio 9 === Scrivi lo schema del meccanismo E1 per il 2-cloro-2-etilpentano. === Esercizio 10 === Un alchene si ottiene per E1 da un unico alogenuro alchilico terziario. L'alchene è il 2-metil-2-butene + HCl. Qual è l'alogenuro di partenza?[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == == Soluzioni esercizi SN2 == === Esercizio 1 === Sì, la reazione avviene facilmente tramite SN2. * Il substrato è metilico (CH3Br), quindi molto poco ingombrato. * OH⁻ è un nucleofilo forte. * Br⁻ è un buon gruppo uscente. Prodotto: CH3OH + Br⁻ Si forma metanolo. ---- === Esercizio 2 === Il nucleofilo CN⁻ sostituisce il Cl⁻. Prodotto: CH3CH2CN Nome: propanonitrile (o propionitrile). È una tipica sostituzione nucleofila SN2. ---- === Esercizio 3 === Ordine corretto: CH3Br > CH3CH2Br > (CH3)2CHBr >>> (CH3)3CBr Spiegazione: La SN2 richiede l’attacco dal lato posteriore. Maggiore è l’ingombro sterico, più difficile sarà l’attacco del nucleofilo. * Metilico = molto veloce * Primario = veloce * Secondario = lento * Terziario = praticamente non reagisce via SN2 ---- === Esercizio 4 === Una reazione concertata avviene in un unico stadio. Nella SN2: * il nucleofilo forma il nuovo legame con il carbonio; * contemporaneamente il gruppo uscente si allontana. Non esistono intermedi stabili. ---- === Esercizio 5 === Nella SN2 avviene inversione di configurazione (inversione di Walden). Quindi: (S)-2-clorobutano → (R)-2-butanolo Il nucleofilo attacca dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. ---- === Esercizio 6 === Ordine di nucleofilia: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻ Quindi il nucleofilo più forte è I⁻. Gli ioni più grandi sono più polarizzabili e reagiscono meglio nelle SN2. ---- === Esercizio 7 === Il miglior gruppo uscente è I⁻. Un buon gruppo uscente deve essere stabile dopo l’uscita. Ordine: I⁻ > Cl⁻ > OH⁻ > NH2⁻ OH⁻ e NH2⁻ sono basi forti e quindi pessimi gruppi uscenti. ---- === Esercizio 8 === Il solvente migliore è il DMSO. Il DMSO è un solvente polare aprotico. I solventi aprotici: * non “intrappolano” il nucleofilo; * aumentano la reattività del nucleofilo. Acqua, etanolo e metanolo sono solventi protici e rallentano la SN2. ---- === Esercizio 9 === # Vero # Falso # Vero # Falso Spiegazione: * La SN2 è bimolecolare. * Non ci sono intermedi. * L’ingombro sterico ostacola il meccanismo. * I substrati terziari sono troppo ingombrati. ---- === Esercizio 10 === Il nucleofilo metossido (CH3O⁻) sostituisce il bromo. Prodotto: CH3CH2OCH3 + Br⁻ Nome del prodotto: metossietano. La reazione produce un etere tramite meccanismo SN2. ---- === Esercizio 11 === La reazione più veloce è: CH3I + OH⁻ Motivo: I⁻ è un gruppo uscente migliore rispetto a Cl⁻. Più il gruppo uscente è stabile, più facilmente abbandona il substrato. ---- === Esercizio 12 === Il nucleofilo attacca dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. Questo tipo di attacco è detto “backside attack”. L’attacco posteriore provoca l’inversione della configurazione spaziale. ---- === Esercizio 13 === Si tratta di una reazione SN2. La velocità dipende: * dalla concentrazione del substrato; * dalla concentrazione del nucleofilo. Per questo motivo la reazione è detta bimolecolare. ---- === Esercizio 14 === Il substrato migliore è bromometano. Motivo: Il carbonio legato al bromo è poco ingombrato e il nucleofilo può attaccare facilmente. Il composto terziario è quasi impossibile da attaccare tramite SN2. ---- === Esercizio 15 === NH3 sostituisce il Cl⁻. Prodotto: CH3CH2CH2NH2 Nome: propilammina. È una sostituzione nucleofila SN2. ---- === Esercizio 16 === La risposta corretta è: DMSO e acetone. Entrambi sono solventi polari aprotici. I solventi aprotici aumentano la nucleofilicità degli anioni. ---- === Esercizio 17 === Nel punto di transizione il carbonio possiede: * un legame parziale con il nucleofilo; * un legame parziale con il gruppo uscente. In totale il carbonio è temporaneamente legato a cinque gruppi. ---- === Esercizio 18 === Sì. Molecole come NH3 o H2O possiedono coppie di elettroni libere e possono attaccare il carbonio elettrofilo. Tuttavia sono generalmente nucleofili meno forti rispetto agli anioni. ---- === Esercizio 19 === Reagisce più lentamente: (CH3)2CHBr Infatti è un substrato secondario e presenta maggiore ingombro sterico. ---- === Esercizio 20 === Nei substrati terziari il carbonio legato al gruppo uscente è circondato da molti gruppi alchilici. Questo crea forte ingombro sterico. Il nucleofilo non riesce ad avvicinarsi abbastanza per effettuare l’attacco posteriore richiesto dal meccanismo SN2. ---- == Soluzioni esercizi SN1 == === Esercizio 1 === Sì, il tert-butilcloruro reagisce facilmente tramite SN1. Motivo: * il carbonio è terziario; * si forma un carbocatione terziario stabile; * il Cl⁻ è un buon gruppo uscente. ---- === Esercizio 2 === L’intermedio caratteristico è il carbocatione. Nella SN1: # il gruppo uscente abbandona il substrato; # si forma il carbocatione; # il nucleofilo attacca il carbocatione. ---- === Esercizio 3 === È tipica di una reazione SN1. La velocità dipende solo dalla concentrazione del substrato. Per questo motivo la reazione è detta unimolecolare. ---- === Esercizio 4 === Ordine corretto: terziario > secondario > primario > metilico I gruppi alchilici stabilizzano la carica positiva del carbocatione. ---- === Esercizio 5 === L’acqua sostituisce il Br⁻. Prodotto: (CH3)3COH Nome: tert-butanolo. La reazione procede tramite SN1. ---- === Esercizio 6 === Il solvente migliore è l’acqua. Le reazioni SN1 sono favorite da solventi polari protici. L’acqua stabilizza: * il carbocatione; * il gruppo uscente. ---- === Esercizio 7 === Il carbocatione intermedio è planare. Il nucleofilo può attaccare: * da un lato; * oppure dall’altro. Si formano quindi entrambi gli enantiomeri. ---- === Esercizio 8 === Il più veloce è: (CH3)3CCl Infatti forma un carbocatione terziario molto stabile. I substrati metilici e primari non reagiscono facilmente tramite SN1. ---- === Esercizio 9 === # Vero # Falso # Vero # Vero Spiegazione: * La tappa lenta è la formazione del carbocatione. * Anche nucleofili deboli possono reagire. * I substrati terziari stabilizzano il carbocatione. ---- === Esercizio 10 === Il meccanismo più probabile è SN1. Motivi: * il substrato terziario stabilizza il carbocatione; * l’acqua è un solvente polare protico; * l’ingombro sterico ostacola la SN2. ---- === Esercizio 11 === La tappa lenta è la rottura del legame tra il carbonio e il gruppo uscente. In questa fase si forma il carbocatione. È lo stadio determinante della velocità. ---- === Esercizio 12 === Il migliore è: (CH3)3CCl Il carbocatione terziario formato è il più stabile. ---- === Esercizio 13 === Il metanolo sostituisce il Cl⁻. Prodotto: (CH3)3COCH3 Nome: tert-butil metil etere. La reazione avviene tramite SN1. ---- === Esercizio 14 === No. La tappa lenta è la formazione del carbocatione. Per questo motivo anche nucleofili deboli come H2O o CH3OH possono partecipare alla reazione. ---- === Esercizio 15 === Il migliore è I⁻. Ordine: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻ I⁻ è molto stabile dopo l’uscita. ---- === Esercizio 16 === I solventi protici stabilizzano: * il carbocatione; * il gruppo uscente. Questo rende più facile la formazione dell’intermedio. ---- === Esercizio 17 === Sì, può reagire tramite SN1. Il carbocatione formato è secondario, quindi moderatamente stabile. La reazione è possibile soprattutto in solventi protici. ---- === Esercizio 18 === Significa che si formano due enantiomeri in quantità simili. Questo accade perché il carbocatione planare può essere attaccato da entrambi i lati. ---- === Esercizio 19 === Nella SN1 si forma un carbocatione intermedio. Nella SN2 la reazione avviene in un unico stadio senza intermedi. ---- === Esercizio 20 === Il meccanismo più probabile è SN1. Motivi: * il substrato terziario stabilizza il carbocatione; * l’acqua è un solvente polare protico; * il nucleofilo è debole. == Soluzione esercizi E2 == === '''Soluzione''' '''esercizio 1:''' === Prodotti possibili: but-2-ene (cis + trans) e but-1-ene. Prodotto principale: '''trans-but-2-ene''' (più sostituito, Zaitsev; il trans prevale sul cis per minore ingombro sterico). === '''Soluzione''' '''esercizio 2:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 3:''' === Reagisce più rapidamente il '''trans-isomero''': in conformazione a sedia, H e Br possono disporsi entrambi in posizione assiale (anti-periplanare), soddisfacendo il requisito geometrico E2. Il cis-isomero non può raggiungere questa geometria, quindi è più lento. === '''Soluzione''' '''esercizio 4:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 5:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 6:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 7:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 8:''' === === '''Soluzione esercizio 9:''' === === '''Soluzione''' '''esercizio 10:''' === == Soluzione esercizi E1 == ==== '''Soluzione''' '''esercizio 1:''' ==== Prodotto principale: '''2-metilpropene'''. L'etanolo è una base debole in solvente polare protico → condizioni E1. Il carbocatione terziario si forma facilmente; la perdita di H⁺ dal carbonio adiacente genera il doppio legame. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 2:''' ==== Prodotti possibili: '''2-metil-2-butene''' e 2-metil-1-butene. Prevale il '''2-metil-2-butene''' (alchene più sostituito, quindi più stabile). ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 3:''' ==== Il 2-bromo-2-metilpropano è un alogenuro '''terziario''': forma un carbocatione terziario stabile (stabilizzato da 3 gruppi alchilici per iperconiugazione e induzione). Il bromometano è primario e formerebbe un carbocatione primario instabilissimo → E1 praticamente impossibile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 4:''' ==== Si forma il carbocatione terziario al Carbonio3. La perdita di H da Carbonio2 o Carbonio4 (equivalenti per simmetria) dà un unico prodotto: '''3-etil-2-pentene'''. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 5:''' ==== Il substrato è un alogenuro '''terziario ciclico''': forma facilmente un carbocatione terziario. L'acqua è una base di Brønsted debole → condizioni E1. Il prodotto principale è il '''metilenciclopentano''' (per perdita di H dal CH₃) oppure il '''1-metilciclopentene''' (per perdita di H dal carbonio adiacente nell'anello), con quest'ultimo che prevale per Zaitsev (doppio legame nell'anello, più sostituito). Le condizioni favoriscono E1 e non E2 perché '''non è presente nessuna base forte'''. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 6:''' ==== I tre prodotti sono: * '''2-metil-2-butene''' (E1, Zaitsev) → perdita di H da C3, alchene più sostituito, prodotto principale * '''2-metil-1-butene''' (E1) → perdita di H da C1, alchene meno sostituito, prodotto minore * '''2-metil-2-butanolo''' (SN1) → l'etanolo acquoso agisce da nucleofilo sull'intermedio carbocationico Tutti e tre derivano dallo '''stesso carbocatione terziario''' al C2, che viene intercettato in modi diversi. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 7:''' ==== La facilità di E1 dipende dalla stabilità del carbocatione intermedio: '''terziario > secondario > primario'''. Il carbocatione secondario si forma, ma meno prontamente di quello terziario. I primari praticamente non danno E1 perché il carbocatione è troppo instabile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 8:''' ==== Il substrato è un alogenuro '''secondario''' al C2, ma il carbocatione secondario inizialmente formato è instabile. Avviene un '''riarrangiamento''': uno shift del gruppo metile da C3 a C2 genera un carbocatione '''terziario''' al C3, molto più stabile. L'etanolo, base debole, accetta poi H⁺ dal carbonio β adiacente, dando il '''2,3-dimetil-2-butene''', alchene tetrasostituito e quindi particolarmente stabile. ---- ==== '''Soluzione esercizio 9:''' ==== * Step 1 (lento) – ionizzazione: il legame C–Cl si rompe in modo eterolitico. Si forma un carbocatione terziario al C2, stabilizzato dai tre gruppi alchilici (metile, etile, propile). Il Cl⁻ abbandona come gruppo uscente. * Step 2 (veloce) – eliminazione: una molecola di H₂O o ROH (base di Brønsted debole) accetta un H⁺ da un carbonio. I carboni disponibili sono: ** Carbonio1 (–CH₃): porta a 2-etil-1-pentene (alchene meno sostituito) ** Carbonio3 (–CH₂–): porta a 2-etil-2-pentene (alchene più sostituito) * Prodotto principale (Zaitsev): 2-etil-2-pentene, ottenuto per perdita di H dal Carbonio3, carbonio più sostituito → alchene più stabile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 10:''' ==== Il 2-metil-2-butene si ottiene dal '''2-cloro-2-metilbutano'''. Il carbocatione terziario al Carbonio2 perde H dal Carbonio3 più sostituito → prodotto di Zaitsev. ---- == Esempi di fonti == * [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/11%3A_Reactions_of_Alkyl_Halides-_Nucleophilic_Substitutions_and_Eliminations/11.12%3A_A_Summary_of_Reactivity_-_SN1_SN2_E1_E1cB_and_E2#:~:text=Worked-,Example,-11.12.1 Esempi ed esercizi] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 83uqmipkgztjotq83j0fxicr1hzji7g 498442 498439 2026-05-24T22:01:22Z Nicolò.ottavian 51041 Esercizi e soluzioni E2 498442 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulle SN2 == === Esercizio 1 === ==== Riconoscere una reazione SN2 ==== Indica se la seguente reazione può avvenire facilmente tramite meccanismo SN2: CH3Br + OH⁻ → ? ---- === Esercizio 2 === ==== Scrivere il prodotto ==== Scrivi il prodotto della seguente reazione: CH3CH2Cl + CN⁻ → ? ---- === Esercizio 3 === ==== Ordine di reattività ==== Ordina i seguenti substrati dal più veloce al più lento nelle reazioni SN2: * CH3Br * CH3CH2Br * (CH3)2CHBr * (CH3)3CBr ---- === Esercizio 4 === ==== Meccanismo concertato ==== Spiega cosa significa che la reazione SN2 è “concertata”. ---- === Esercizio 5 === ==== Inversione stereochimica ==== Nella seguente reazione: (S)-2-clorobutano + OH⁻ → ? quale sarà la configurazione del prodotto? ---- === Esercizio 6 === ==== Miglior nucleofilo ==== Quale tra i seguenti nucleofili è il più forte nelle reazioni SN2? * F⁻ * Cl⁻ * Br⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 7 === ==== Gruppo uscente ==== Quale tra questi è il miglior gruppo uscente? * OH⁻ * NH2⁻ * Cl⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 8 === ==== Effetto del solvente ==== Quale solvente favorisce maggiormente una reazione SN2? * Acqua * Etanolo * DMSO * Metanolo ---- === Esercizio 9 === ==== Vero o falso ==== Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. # La velocità della SN2 dipende sia dal nucleofilo sia dal substrato. # Le reazioni SN2 formano carbocationi intermedi. # Le SN2 avvengono meglio con substrati poco ingombrati. # I substrati terziari reagiscono facilmente tramite SN2. ---- === Esercizio 10 === ==== Completare la reazione ==== Completa la seguente reazione: CH3CH2Br + CH3O⁻ → ? ---- === Esercizio 11 === ==== Velocità di reazione ==== Quale delle seguenti reazioni SN2 sarà più veloce? * CH3Cl + OH⁻ * CH3I + OH⁻ ---- === Esercizio 12 === ==== Attacco del nucleofilo ==== Da quale lato attacca il nucleofilo nella SN2? ---- === Esercizio 13 === ==== Reagente limitante ==== Nella seguente legge cinetica: v = k[CH3Br][OH⁻] quale tipo di reazione è descritto? ---- === Esercizio 14 === ==== Substrato più adatto ==== Quale substrato reagisce meglio tramite SN2? * 2-bromopropano * bromometano * 2-bromo-2-metilpropano ---- === Esercizio 15 === ==== Prodotto della reazione ==== Completa la seguente reazione: CH3CH2CH2Cl + NH3 → ? ---- === Esercizio 16 === ==== Solvente migliore ==== Quale coppia di solventi favorisce maggiormente una SN2? * acqua e metanolo * DMSO e acetone * etanolo e acqua ---- === Esercizio 17 === ==== Stato di transizione ==== Nella SN2 il carbonio centrale, durante la reazione, quanti legami parziali possiede? ---- === Esercizio 18 === ==== Nucleofilo neutro ==== Anche una molecola neutra può agire da nucleofilo in una SN2? ---- === Esercizio 19 === ==== Confronto tra substrati ==== Quale reagisce più lentamente in una SN2? * CH3CH2Br * (CH3)2CHBr ---- === Esercizio 20 === ==== Domanda teorica ==== Perché le SN2 non avvengono facilmente sui substrati terziari? == Esercizi sulle SN1 == === Esercizio 1 === ==== Riconoscere una reazione SN1 ==== Indica se il seguente substrato reagisce facilmente tramite SN1: (CH3)3CCl ---- === Esercizio 2 === ==== Intermedio di reazione ==== Qual è l’intermedio caratteristico delle reazioni SN1? ---- === Esercizio 3 === ==== Legge cinetica ==== La seguente legge cinetica: v = k[(CH3)3CBr] è tipica di quale meccanismo? ---- === Esercizio 4 === ==== Stabilità dei carbocationi ==== Ordina i seguenti carbocationi dal più stabile al meno stabile: * terziario * secondario * primario * metilico ---- === Esercizio 5 === ==== Prodotto della reazione ==== Completa la seguente reazione: (CH3)3CBr + H2O → ? ---- === Esercizio 6 === ==== Solvente migliore ==== Quale solvente favorisce maggiormente una SN1? * DMSO * acetone * acqua * esano ---- === Esercizio 7 === ==== Stereochimica ==== Nelle reazioni SN1 si ottiene spesso una miscela racemica. Perché? ---- === Esercizio 8 === ==== Velocità di reazione ==== Quale substrato reagisce più velocemente tramite SN1? * CH3Cl * CH3CH2Cl * (CH3)3CCl ---- === Esercizio 9 === ==== Vero o falso ==== Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false. # Le SN1 avvengono in due stadi. # Le SN1 richiedono un nucleofilo molto forte. # Le SN1 formano carbocationi. # I substrati terziari favoriscono le SN1. ---- === Esercizio 10 === ==== Confronto SN1/SN2 ==== Quale meccanismo è più probabile per un alogenuro alchilico terziario in acqua? ---- === Esercizio 11 === === Formazione del carbocatione === Qual è la tappa lenta della reazione SN1? ---- === Esercizio 12 === === Miglior substrato === Quale tra i seguenti substrati reagisce più facilmente tramite SN1? * CH3CH2Cl * (CH3)2CHCl * (CH3)3CCl ---- === Esercizio 13 === ==== Prodotto della solvolisi ==== Completa la seguente reazione: (CH3)3CCl + CH3OH → ? ---- === Esercizio 14 === ==== Effetto del nucleofilo ==== Nelle SN1 è necessario un nucleofilo molto forte? ---- === Esercizio 15 === ==== Gruppo uscente ==== Quale tra questi è il miglior gruppo uscente nelle SN1? * F⁻ * Cl⁻ * Br⁻ * I⁻ ---- === Esercizio 16 === ==== Solvente protico ==== Perché i solventi protici favoriscono le SN1? ---- === Esercizio 17 === ==== Carbocatione secondario ==== Il seguente substrato può reagire tramite SN1? CH3CHBrCH3 ---- === Esercizio 18 === ==== Miscela racemica ==== Cosa significa che una SN1 produce una miscela racemica? ---- === Esercizio 19 === ==== Confronto tra SN1 e SN2 ==== Quale caratteristica distingue maggiormente una SN1 da una SN2? ---- === Esercizio 20 === ==== Identificare il meccanismo ==== Un alogenuro terziario reagisce in acqua formando un alcol. Qual è il meccanismo più probabile? == Esercizi sulle E2 ed E1 == == Esercizio E2 == === Esercizio 1 === Il 2-bromobutano reagisce con OH^-. Scrivi i prodotti E2 possibili e indica il principale. === Esercizio 2 === Il cloroetano reagisce con KOH in etanolo. Qual è il prodotto E2 === Esercizio 3 === Il trans-1-bromo-2-metilcicloesano e il cis-1-bromo-2-metilcicloesano reagiscono entrambi con OH^-. Quale isomero reagisce più velocemente in E2 e perché? === Esercizio 4 === Qual è la differenza tra una base forte e una base debole nel contesto delle eliminazioni? Fai due esempi per ciascuna === Esercizio 5 === Il 2-bromopropano reagisce con NaOH in etanolo. Scrivi il prodotto E2. === Esercizio 6 === Il bromuro di etile (bromoetano) reagisce con KOH. È E1 o E2? Perché? === Esercizio 7 === Il 2-bromobutano reagisce con NaOH. Scrivi i prodotti possibili e indica quale prevale. === Esercizio 8 === Perché un alogenuro primario non può dare E1? ---- === Esercizio 9 === ----Il 2-cloro-2-metilpropano reagisce con KOH in etanolo. Qual è il prodotto principale? Il meccanismo è E1 o E2? === Esercizio 10 === Dato il 3-bromo-3-metilpentano, scrivi il prodotto E2 con NaOH e il prodotto E1 in etanolo caldo. Sono gli stessi? == Esercizi E1 == === Esercizio 1 === Il 2-bromo-2-metilpropano reagisce con etanolo, una base debole. Scrivi il prodotto principale e indica il meccanismo, illustrando i passaggi. === Esercizio 2 === Il 2-cloro-2-metilbutano subisce una E1. Quali prodotti di eliminazione sono possibili? Quale prevale secondo Zaitsev? === Esercizio 3 === Spiega perché il 2-bromo-2-metilpropano subisce E1 molto più facilmente del bromometano nelle stesse condizioni? === Esercizio 4 === Il 3-bromo-3-etilpentano reagisce in etanolo acquoso, una soluzione basica debole. Scrivi il prodotto della E1 atteso. === Esercizio 5 === Il 1-bromo-1-metilociclopentano viene scaldato in acqua a 70°C. Scrivi il prodotto principale e spiega perché le condizioni favoriscono E1 rispetto a E2. === Esercizio 6 === Il 2-bromo-2-metilbutano viene riscaldato in etanolo acquoso (base debole). Si formano tre prodotti diversi da due E1 e una SN1. Identificali e spiega l'origine di ciascuno. === Esercizio 7 === Perché gli alogenuri secondari danno E1 meno facilmente dei terziari, ma più facilmente dei primari? === Esercizio 8 === Il 2-bromo-3,3-dimetilbutano viene trattato con etanolo caldo. Ci si aspetterebbe un'eliminazione semplice, ma il prodotto principale è il 2,3-dimetil-2-butene. Spiega perché. === Esercizio 9 === Scrivi lo schema del meccanismo E1 per il 2-cloro-2-etilpentano. === Esercizio 10 === Un alchene si ottiene per E1 da un unico alogenuro alchilico terziario. L'alchene è il 2-metil-2-butene + HCl. Qual è l'alogenuro di partenza?[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == == Soluzioni esercizi SN2 == === Esercizio 1 === Sì, la reazione avviene facilmente tramite SN2. * Il substrato è metilico (CH3Br), quindi molto poco ingombrato. * OH⁻ è un nucleofilo forte. * Br⁻ è un buon gruppo uscente. Prodotto: CH3OH + Br⁻ Si forma metanolo. ---- === Esercizio 2 === Il nucleofilo CN⁻ sostituisce il Cl⁻. Prodotto: CH3CH2CN Nome: propanonitrile (o propionitrile). È una tipica sostituzione nucleofila SN2. ---- === Esercizio 3 === Ordine corretto: CH3Br > CH3CH2Br > (CH3)2CHBr >>> (CH3)3CBr Spiegazione: La SN2 richiede l’attacco dal lato posteriore. Maggiore è l’ingombro sterico, più difficile sarà l’attacco del nucleofilo. * Metilico = molto veloce * Primario = veloce * Secondario = lento * Terziario = praticamente non reagisce via SN2 ---- === Esercizio 4 === Una reazione concertata avviene in un unico stadio. Nella SN2: * il nucleofilo forma il nuovo legame con il carbonio; * contemporaneamente il gruppo uscente si allontana. Non esistono intermedi stabili. ---- === Esercizio 5 === Nella SN2 avviene inversione di configurazione (inversione di Walden). Quindi: (S)-2-clorobutano → (R)-2-butanolo Il nucleofilo attacca dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. ---- === Esercizio 6 === Ordine di nucleofilia: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻ Quindi il nucleofilo più forte è I⁻. Gli ioni più grandi sono più polarizzabili e reagiscono meglio nelle SN2. ---- === Esercizio 7 === Il miglior gruppo uscente è I⁻. Un buon gruppo uscente deve essere stabile dopo l’uscita. Ordine: I⁻ > Cl⁻ > OH⁻ > NH2⁻ OH⁻ e NH2⁻ sono basi forti e quindi pessimi gruppi uscenti. ---- === Esercizio 8 === Il solvente migliore è il DMSO. Il DMSO è un solvente polare aprotico. I solventi aprotici: * non “intrappolano” il nucleofilo; * aumentano la reattività del nucleofilo. Acqua, etanolo e metanolo sono solventi protici e rallentano la SN2. ---- === Esercizio 9 === # Vero # Falso # Vero # Falso Spiegazione: * La SN2 è bimolecolare. * Non ci sono intermedi. * L’ingombro sterico ostacola il meccanismo. * I substrati terziari sono troppo ingombrati. ---- === Esercizio 10 === Il nucleofilo metossido (CH3O⁻) sostituisce il bromo. Prodotto: CH3CH2OCH3 + Br⁻ Nome del prodotto: metossietano. La reazione produce un etere tramite meccanismo SN2. ---- === Esercizio 11 === La reazione più veloce è: CH3I + OH⁻ Motivo: I⁻ è un gruppo uscente migliore rispetto a Cl⁻. Più il gruppo uscente è stabile, più facilmente abbandona il substrato. ---- === Esercizio 12 === Il nucleofilo attacca dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. Questo tipo di attacco è detto “backside attack”. L’attacco posteriore provoca l’inversione della configurazione spaziale. ---- === Esercizio 13 === Si tratta di una reazione SN2. La velocità dipende: * dalla concentrazione del substrato; * dalla concentrazione del nucleofilo. Per questo motivo la reazione è detta bimolecolare. ---- === Esercizio 14 === Il substrato migliore è bromometano. Motivo: Il carbonio legato al bromo è poco ingombrato e il nucleofilo può attaccare facilmente. Il composto terziario è quasi impossibile da attaccare tramite SN2. ---- === Esercizio 15 === NH3 sostituisce il Cl⁻. Prodotto: CH3CH2CH2NH2 Nome: propilammina. È una sostituzione nucleofila SN2. ---- === Esercizio 16 === La risposta corretta è: DMSO e acetone. Entrambi sono solventi polari aprotici. I solventi aprotici aumentano la nucleofilicità degli anioni. ---- === Esercizio 17 === Nel punto di transizione il carbonio possiede: * un legame parziale con il nucleofilo; * un legame parziale con il gruppo uscente. In totale il carbonio è temporaneamente legato a cinque gruppi. ---- === Esercizio 18 === Sì. Molecole come NH3 o H2O possiedono coppie di elettroni libere e possono attaccare il carbonio elettrofilo. Tuttavia sono generalmente nucleofili meno forti rispetto agli anioni. ---- === Esercizio 19 === Reagisce più lentamente: (CH3)2CHBr Infatti è un substrato secondario e presenta maggiore ingombro sterico. ---- === Esercizio 20 === Nei substrati terziari il carbonio legato al gruppo uscente è circondato da molti gruppi alchilici. Questo crea forte ingombro sterico. Il nucleofilo non riesce ad avvicinarsi abbastanza per effettuare l’attacco posteriore richiesto dal meccanismo SN2. ---- == Soluzioni esercizi SN1 == === Esercizio 1 === Sì, il tert-butilcloruro reagisce facilmente tramite SN1. Motivo: * il carbonio è terziario; * si forma un carbocatione terziario stabile; * il Cl⁻ è un buon gruppo uscente. ---- === Esercizio 2 === L’intermedio caratteristico è il carbocatione. Nella SN1: # il gruppo uscente abbandona il substrato; # si forma il carbocatione; # il nucleofilo attacca il carbocatione. ---- === Esercizio 3 === È tipica di una reazione SN1. La velocità dipende solo dalla concentrazione del substrato. Per questo motivo la reazione è detta unimolecolare. ---- === Esercizio 4 === Ordine corretto: terziario > secondario > primario > metilico I gruppi alchilici stabilizzano la carica positiva del carbocatione. ---- === Esercizio 5 === L’acqua sostituisce il Br⁻. Prodotto: (CH3)3COH Nome: tert-butanolo. La reazione procede tramite SN1. ---- === Esercizio 6 === Il solvente migliore è l’acqua. Le reazioni SN1 sono favorite da solventi polari protici. L’acqua stabilizza: * il carbocatione; * il gruppo uscente. ---- === Esercizio 7 === Il carbocatione intermedio è planare. Il nucleofilo può attaccare: * da un lato; * oppure dall’altro. Si formano quindi entrambi gli enantiomeri. ---- === Esercizio 8 === Il più veloce è: (CH3)3CCl Infatti forma un carbocatione terziario molto stabile. I substrati metilici e primari non reagiscono facilmente tramite SN1. ---- === Esercizio 9 === # Vero # Falso # Vero # Vero Spiegazione: * La tappa lenta è la formazione del carbocatione. * Anche nucleofili deboli possono reagire. * I substrati terziari stabilizzano il carbocatione. ---- === Esercizio 10 === Il meccanismo più probabile è SN1. Motivi: * il substrato terziario stabilizza il carbocatione; * l’acqua è un solvente polare protico; * l’ingombro sterico ostacola la SN2. ---- === Esercizio 11 === La tappa lenta è la rottura del legame tra il carbonio e il gruppo uscente. In questa fase si forma il carbocatione. È lo stadio determinante della velocità. ---- === Esercizio 12 === Il migliore è: (CH3)3CCl Il carbocatione terziario formato è il più stabile. ---- === Esercizio 13 === Il metanolo sostituisce il Cl⁻. Prodotto: (CH3)3COCH3 Nome: tert-butil metil etere. La reazione avviene tramite SN1. ---- === Esercizio 14 === No. La tappa lenta è la formazione del carbocatione. Per questo motivo anche nucleofili deboli come H2O o CH3OH possono partecipare alla reazione. ---- === Esercizio 15 === Il migliore è I⁻. Ordine: I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > F⁻ I⁻ è molto stabile dopo l’uscita. ---- === Esercizio 16 === I solventi protici stabilizzano: * il carbocatione; * il gruppo uscente. Questo rende più facile la formazione dell’intermedio. ---- === Esercizio 17 === Sì, può reagire tramite SN1. Il carbocatione formato è secondario, quindi moderatamente stabile. La reazione è possibile soprattutto in solventi protici. ---- === Esercizio 18 === Significa che si formano due enantiomeri in quantità simili. Questo accade perché il carbocatione planare può essere attaccato da entrambi i lati. ---- === Esercizio 19 === Nella SN1 si forma un carbocatione intermedio. Nella SN2 la reazione avviene in un unico stadio senza intermedi. ---- === Esercizio 20 === Il meccanismo più probabile è SN1. Motivi: * il substrato terziario stabilizza il carbocatione; * l’acqua è un solvente polare protico; * il nucleofilo è debole. == Soluzione esercizi E2 == === '''Soluzione''' '''esercizio 1:''' === Prodotti possibili: but-2-ene (cis + trans) e but-1-ene. Prodotto principale: '''trans-but-2-ene''' (più sostituito, Zaitsev; il trans prevale sul cis per minore ingombro sterico). === '''Soluzione''' '''esercizio 2:''' === Il prodotto è l''''etene''' (CH₂=CH₂). Il KOH (base forte) estrae H dal C1 mentre il Cl abbandona dal C2, formando il doppio legame in un unico step concertato. === '''Soluzione''' '''esercizio 3:''' === Reagisce più rapidamente il '''trans-isomero''': in conformazione a sedia, H e Br possono disporsi entrambi in posizione assiale (anti-periplanare), soddisfacendo il requisito geometrico E2. Il cis-isomero non può raggiungere questa geometria, quindi è più lento. === '''Soluzione''' '''esercizio 4:''' === * '''Base forte''' (favorisce E2): KOH, NaOEt, KOtBu, LDA → strappa H in modo concertato * '''Base debole''' (favorisce E1): H₂O, etanolo → accetta H⁺ solo dopo che si è già formato il carbocatione === '''Soluzione''' '''esercizio 5:''' === Il prodotto è il '''propene''' (CH₃–CH=CH₂). È l'unico alchene possibile: il NaOH estrae H da C1 o C3 (equivalenti) mentre il Br abbandona da C2. === '''Soluzione''' '''esercizio 6:''' === È '''E2'''. Il bromoetano è un alogenuro '''primario''': non può formare un carbocatione primario stabile, quindi E1 è impossibile. Con KOH (base forte) il meccanismo è necessariamente E2. Il prodotto è l''''etene'''. === '''Soluzione''' '''esercizio 7:''' === I prodotti possibili sono: * '''but-2-ene''' → alchene più sostituito → '''prodotto principale''' (Zaitsev) * '''but-1-ene''' → alchene meno sostituito → prodotto minore NaOH è una base forte non ingombrata → prevale Zaitsev. === '''Soluzione''' '''esercizio 8:''' === L'E1 richiede la formazione di un '''carbocatione''' nello step lento. Un alogenuro primario formerebbe un carbocatione primario, che è estremamente instabile e non si forma in condizioni normali. Per questo i primari danno solo '''E2''' (con basi forti) o '''SN2''', mai E1. === '''Soluzione esercizio 9:''' === Il prodotto è il '''2-metilpropene'''. Il meccanismo è '''E2''': anche se il substrato è terziario (e potrebbe dare E1), la presenza di KOH (base forte) impone il meccanismo concertato E2. Se invece si usasse solo etanolo/acqua senza KOH, il meccanismo sarebbe E1. === '''Soluzione''' '''esercizio 10:''' === In entrambi i casi il prodotto principale è il '''3-metil-2-pentene''' (alchene più sostituito, Zaitsev). Sì, il prodotto è lo stesso, ma il '''meccanismo è diverso''': E2 con NaOH (concertato, base forte), E1 in etanolo caldo (due step, base debole, passa per il carbocatione terziario al C3). == Soluzione esercizi E1 == ==== '''Soluzione''' '''esercizio 1:''' ==== Prodotto principale: '''2-metilpropene'''. L'etanolo è una base debole in solvente polare protico → condizioni E1. Il carbocatione terziario si forma facilmente; la perdita di H⁺ dal carbonio adiacente genera il doppio legame. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 2:''' ==== Prodotti possibili: '''2-metil-2-butene''' e 2-metil-1-butene. Prevale il '''2-metil-2-butene''' (alchene più sostituito, quindi più stabile). ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 3:''' ==== Il 2-bromo-2-metilpropano è un alogenuro '''terziario''': forma un carbocatione terziario stabile (stabilizzato da 3 gruppi alchilici per iperconiugazione e induzione). Il bromometano è primario e formerebbe un carbocatione primario instabilissimo → E1 praticamente impossibile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 4:''' ==== Si forma il carbocatione terziario al Carbonio3. La perdita di H da Carbonio2 o Carbonio4 (equivalenti per simmetria) dà un unico prodotto: '''3-etil-2-pentene'''. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 5:''' ==== Il substrato è un alogenuro '''terziario ciclico''': forma facilmente un carbocatione terziario. L'acqua è una base di Brønsted debole → condizioni E1. Il prodotto principale è il '''metilenciclopentano''' (per perdita di H dal CH₃) oppure il '''1-metilciclopentene''' (per perdita di H dal carbonio adiacente nell'anello), con quest'ultimo che prevale per Zaitsev (doppio legame nell'anello, più sostituito). Le condizioni favoriscono E1 e non E2 perché '''non è presente nessuna base forte'''. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 6:''' ==== I tre prodotti sono: * '''2-metil-2-butene''' (E1, Zaitsev) → perdita di H da C3, alchene più sostituito, prodotto principale * '''2-metil-1-butene''' (E1) → perdita di H da C1, alchene meno sostituito, prodotto minore * '''2-metil-2-butanolo''' (SN1) → l'etanolo acquoso agisce da nucleofilo sull'intermedio carbocationico Tutti e tre derivano dallo '''stesso carbocatione terziario''' al C2, che viene intercettato in modi diversi. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 7:''' ==== La facilità di E1 dipende dalla stabilità del carbocatione intermedio: '''terziario > secondario > primario'''. Il carbocatione secondario si forma, ma meno prontamente di quello terziario. I primari praticamente non danno E1 perché il carbocatione è troppo instabile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 8:''' ==== Il substrato è un alogenuro '''secondario''' al C2, ma il carbocatione secondario inizialmente formato è instabile. Avviene un '''riarrangiamento''': uno shift del gruppo metile da C3 a C2 genera un carbocatione '''terziario''' al C3, molto più stabile. L'etanolo, base debole, accetta poi H⁺ dal carbonio β adiacente, dando il '''2,3-dimetil-2-butene''', alchene tetrasostituito e quindi particolarmente stabile. ---- ==== '''Soluzione esercizio 9:''' ==== * Step 1 (lento) – ionizzazione: il legame C–Cl si rompe in modo eterolitico. Si forma un carbocatione terziario al C2, stabilizzato dai tre gruppi alchilici (metile, etile, propile). Il Cl⁻ abbandona come gruppo uscente. * Step 2 (veloce) – eliminazione: una molecola di H₂O o ROH (base di Brønsted debole) accetta un H⁺ da un carbonio. I carboni disponibili sono: ** Carbonio1 (–CH₃): porta a 2-etil-1-pentene (alchene meno sostituito) ** Carbonio3 (–CH₂–): porta a 2-etil-2-pentene (alchene più sostituito) * Prodotto principale (Zaitsev): 2-etil-2-pentene, ottenuto per perdita di H dal Carbonio3, carbonio più sostituito → alchene più stabile. ---- ==== '''Soluzione''' '''esercizio 10:''' ==== Il 2-metil-2-butene si ottiene dal '''2-cloro-2-metilbutano'''. Il carbocatione terziario al Carbonio2 perde H dal Carbonio3 più sostituito → prodotto di Zaitsev. ---- == Esempi di fonti == * [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/11%3A_Reactions_of_Alkyl_Halides-_Nucleophilic_Substitutions_and_Eliminations/11.12%3A_A_Summary_of_Reactivity_-_SN1_SN2_E1_E1cB_and_E2#:~:text=Worked-,Example,-11.12.1 Esempi ed esercizi] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche qjckp72a2t8y3c8hvybbt18un0zfxul 0 59726 498418 491436 2026-05-24T16:30:42Z Nicolò.ottavian 51041 Esercizi sulla nomenclatura dei benzeni mono,di,polisostituiti 498418 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura dei benzeni monosostituiti == === Esercizio 1 === Benzene + '''Cl''' → ? === '''Esercizio 2''' === Benzene + '''NO₂''' → ? === '''Esercizio 3''' === Benzene + '''CH₃''' → ? === '''Esercizio 4''' === Benzene + '''OH''' → ? === '''Esercizio 5''' === Benzene + '''NH₂''' → ? == Esercizi sulla nomenclatura dei benzeni disostituiti == === '''Esercizio 6''' === Due gruppi '''Cl''' in posizione '''1,2''' → ? === '''Esercizio 7''' === Due gruppi '''Cl''' in posizione '''1,3''' → ? === '''Esercizio 8''' === Due gruppi '''Cl''' in posizione '''1,4''' → ? === '''Esercizio 9''' === Due gruppi '''CH₃''' in posizione '''1,4''' → ? === '''Esercizio 10''' === '''OH''' in posizione 1, '''NO₂''' in posizione 2 (gruppo principale = OH) → ? === '''Esercizio 11''' === '''COOH''' in posizione 1, '''OH''' in posizione 2 → ? === '''Esercizio 12''' === '''OH''' in posizione 1, '''NH₂''' in posizione 4 (gruppo principale = OH) → ? == Esercizi sulla nomenclatura dei benzeni polisostituiti == === '''Esercizio 13.''' === Tre gruppi '''OH''' in posizione '''1,2,3''' → ? === '''Esercizio14''' === Tre gruppi '''CH₃''' in posizione '''1,3,5''' → ? === '''Esercizio 15''' === Tre gruppi '''CH₃''' in posizione '''1,2,4''' → ? === '''Esercizio 16''' === '''CH₃''' in posizione 1, '''Cl''' in posizione 2 e 4 → ? === '''Esercizio 17''' === '''Br''' in posizione 1, '''Cl''' in posizione 3, '''NO₂''' in posizione 5 → ? === '''Esercizio 18''' === '''NH₂''' in posizione 1, '''NO₂''' in posizione 2, 4 e 6 (gruppo principale = NH₂) → ? === '''Esercizio 19''' === Sei gruppi '''NO₂''', uno per ogni carbonio del benzene → ? === '''Esercizio 20''' === Benzene con '''F''' in 1, '''Cl''' in 2, '''Br''' in 3 (ordine alfabetico, serie numerica più bassa) → ? == Esercizi sulla struttura e stabilità del benzene == === Esercizio 41 === testo ... == Esercizi sugli eterocicli aromatici e policiclici == === Esercizio 41 === testo ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == === Soluzioni benzeni monosostituiti === '''Esercizio 1.''' C₆H₅—Cl → '''Clorobenzene''' '''Esercizio 2.''' C₆H₅—NO₂ → '''Nitrobenzene''' '''Esercizio 3.''' C₆H₅—CH₃ → '''Toluene''' (o metilbenzene) '''Esercizio 4.''' C₆H₅—OH → '''Fenolo''' (o idrossibenzene) '''Esercizio 5.''' Ph—NH₂ → '''Anilina''' (o amminobenzene) === Soluzioni Benzeni Disostituiti === '''Esercizio 6.''' 1,2-C₆H₄Cl₂ → '''1,2-diclorobenzene''' o orto-diclorobenzene. I due clori sono in posizioni adiacenti. '''Esercizio 7.''' 1,3-C₆H₄Cl₂ → '''1,3-diclorobenzene''' o meta-diclorobenzene. I due clori hanno un CH tra loro. '''Esercizio 8.''' CH₃-C₆H₄-CH₃ (1,4) → '''p-xilene''' o 1,4-dimetilbenzene. '''Esercizio 9.''' 2-HO—C₆H₄—NO₂ → OH è il gruppo principale, NO₂ in posizione 2 → '''2-nitrofenolo''' (o orto-nitrofenolo). '''Esercizio 10.''' 4-HO—C₆H₄—NH₂ → OH è il gruppo principale, NH₂ in posizione 4 → '''4-amminofenolo''' (o para-amminofenolo). Precursore del paracetamolo. '''Esercizio 11.''' 4-HOOC—C₆H₄—NH₂ → COOH è il gruppo principale, NH₂ in posizione 4 → '''acido 4-amminobenzoico'''. '''Esercizio 12.''' HOOC-C₆H₄(2-OH) → COOH in posizione 1, OH in posizione 2 → acido 2-idrossibenzoico. === Soluzioni Benzeni Polisostituiti === '''Esercizio 13.''' 1,2,3-C₆H₃(OH)₃ → 1,2,3-benzenetriolo. '''Esercizio 14.''' 1,3,5-C₆H₃(CH₃)₃ → '''1''',3,5-trimetilbenzene. '''Esercizio 15.''' CH₃-C₆H₃(2-Cl)(4-Cl) → CH₃ fissa la posizione 1, Cl in 2 e 4 → '''2,4-dicloro-1-metilbenzene''' (o 2,4-diclorotoluene). '''Esercizio 16.''' 2,4,6-(NO₂)₃—C₆H₂—OH → OH in posizione 1 (gruppo principale), tre NO₂ in 2, 4 e 6 → 2,4,6-trinitrofenolo. '''Esercizio 17.''' 1-Br—3-Cl—5-NO₂—C₆H₃ → sostituenti in ordine alfabetico → '''1-bromo-3-cloro-5-nitrobenzene'''. '''Esercizio 18.''' H₂N-C₆H₂(2-NO₂)(4-NO₂)(6-NO₂) → NH₂ è il gruppo principale, tre NO₂ come prefissi → '''2,4,6-trinitroaniline.''' '''Esercizio 19.''' 1,2,4,5-C₆H₂Cl₄ → '''1,2,4,5-tetraclorobenzene'''. '''Esercizio 20.''' C₆(NO₂)₆ → '''esanitrobenzene''' (o 1,2,3,4,5,6-esanitrobenzene). == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/15%3A_Benzene_and_Aromaticity Benzene and Aromaticity] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche sz8dm96urwqavwseyqaee28abzam75k 498441 498418 2026-05-24T21:48:42Z Nicolò.ottavian 51041 /* Soluzioni benzeni monosostituiti */ 498441 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura dei benzeni monosostituiti == Dai il nome alle seguenti molecole utilizzando la nomenclatura IUPAC e disegnale === Esercizio 1 === Benzene + '''Cl''' [[File:Chlorobenzene2.svg|centro|miniatura|99x99px]] === '''Esercizio 2''' === Benzene + '''NO₂''' === '''Esercizio 3''' === Benzene + '''CH₃''' === '''Esercizio 4''' === Benzene + '''OH''' [[File:Phenol chemical structure.svg|centro|miniatura]] === '''Esercizio 5''' === Benzene + '''NH₂''' == Esercizi sulla nomenclatura dei benzeni disostituiti == === '''Esercizio 6''' === Due gruppi '''Cl''' in posizione '''1,2''' === '''Esercizio 7''' === Due gruppi '''Br''' in posizione '''1,3''' === '''Esercizio 8''' === Due gruppi '''NH₂''' in posizione '''1,4''' === '''Esercizio 9''' === Due gruppi '''CH₃''' in posizione '''1,4''' === '''Esercizio 10''' === '''OH''' in posizione 1, '''NO₂''' in posizione 2 === '''Esercizio 11''' === '''COOH''' in posizione 1, '''OH''' in posizione 2 === '''Esercizio 12''' === '''OH''' in posizione 1, '''NH₂''' in posizione 4 == Esercizi sulla nomenclatura dei benzeni polisostituiti == === '''Esercizio 13.''' === Tre gruppi '''OH''' in posizione '''1,2,3''' → ? === '''Esercizio14''' === Tre gruppi '''CH₃''' in posizione '''1,3,5''' → ? === '''Esercizio 15''' === Tre gruppi '''CH₃''' in posizione '''1,2,4''' → ? === '''Esercizio 16''' === '''CH₃''' in posizione 1, '''Cl''' in posizione 2 e 4 → ? === '''Esercizio 17''' === '''Br''' in posizione 1, '''Cl''' in posizione 3, '''NO₂''' in posizione 5 → ? === '''Esercizio 18''' === '''NH₂''' in posizione 1, '''NO₂''' in posizione 2, 4 e 6 (gruppo principale = NH₂) → ? === '''Esercizio 19''' === Sei gruppi '''NO₂''', uno per ogni carbonio del benzene → ? === '''Esercizio 20''' === Benzene con '''F''' in 1, '''Cl''' in 2, '''Br''' in 3 (ordine alfabetico, serie numerica più bassa) → ? == Esercizi sulla struttura e stabilità del benzene == === Esercizio 41 === testo ... == Esercizi sugli eterocicli aromatici e policiclici == === Esercizio 41 === testo ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == === Soluzioni benzeni monosostituiti === '''Esercizio 1.''' C₆H₅—Cl → '''Clorobenzene''' '''Esercizio 2.''' C₆H₅—NO₂ → '''Nitrobenzene''' '''Esercizio 3.''' C₆H₅—CH₃ → '''Toluene''' (o metilbenzene) '''Esercizio 4.''' C₆H₅—OH → '''Fenolo''' (o idrossibenzene) '''Esercizio 5.''' Ph—NH₂ → '''Anilina''' (o amminobenzene) === Soluzioni Benzeni Disostituiti === '''Esercizio 6.''' 1,2-C₆H₄Cl₂ → '''1,2-diclorobenzene''' o orto-diclorobenzene. I due clori sono in posizioni adiacenti. '''Esercizio 7.''' 1,3-C₆H₄Cl₂ → '''1,3-diclorobenzene''' o meta-diclorobenzene. I due clori hanno un CH tra loro. '''Esercizio 8.''' NH₂-C₆H₄-NH₂ (1,4) → 1,4-diamminbenzene o para-diamminbenzene '''Esercizio 9.''' 2-HO—C₆H₄—NO₂ → OH è il gruppo principale, NO₂ in posizione 2 → '''2-nitrofenolo''' (o orto-nitrofenolo). '''Esercizio 10.''' 4-HO—C₆H₄—NH₂ → OH è il gruppo principale, NH₂ in posizione 4 → '''4-amminofenolo''' (o para-amminofenolo). Precursore del paracetamolo. '''Esercizio 11.''' 4-HOOC—C₆H₄—NH₂ → COOH è il gruppo principale, NH₂ in posizione 4 → '''acido 4-amminobenzoico'''. '''Esercizio 12.''' HOOC-C₆H₄(2-OH) → COOH in posizione 1, OH in posizione 2 → acido 2-idrossibenzoico. === Soluzioni Benzeni Polisostituiti === '''Esercizio 13.''' 1,2,3-C₆H₃(OH)₃ → 1,2,3-benzenetriolo. '''Esercizio 14.''' 1,3,5-C₆H₃(CH₃)₃ → '''1''',3,5-trimetilbenzene. '''Esercizio 15.''' CH₃-C₆H₃(2-Cl)(4-Cl) → CH₃ fissa la posizione 1, Cl in 2 e 4 → '''2,4-dicloro-1-metilbenzene''' (o 2,4-diclorotoluene). '''Esercizio 16.''' 2,4,6-(NO₂)₃—C₆H₂—OH → OH in posizione 1 (gruppo principale), tre NO₂ in 2, 4 e 6 → 2,4,6-trinitrofenolo. '''Esercizio 17.''' 1-Br—3-Cl—5-NO₂—C₆H₃ → sostituenti in ordine alfabetico → '''1-bromo-3-cloro-5-nitrobenzene'''. '''Esercizio 18.''' H₂N-C₆H₂(2-NO₂)(4-NO₂)(6-NO₂) → NH₂ è il gruppo principale, tre NO₂ come prefissi → '''2,4,6-trinitroaniline.''' '''Esercizio 19.''' 1,2,4,5-C₆H₂Cl₄ → '''1,2,4,5-tetraclorobenzene'''. '''Esercizio 20.''' C₆(NO₂)₆ → '''esanitrobenzene''' (o 1,2,3,4,5,6-esanitrobenzene). == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/15%3A_Benzene_and_Aromaticity Benzene and Aromaticity] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche ggn8f3k9dik9qvlce27x6gqm2fe7tx4 498443 498441 2026-05-24T22:15:01Z Nicolò.ottavian 51041 /* Soluzioni Benzeni Disostituiti */ 498443 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura dei benzeni monosostituiti == Dai il nome alle seguenti molecole utilizzando la nomenclatura IUPAC e disegnale === Esercizio 1 === Benzene + '''Cl''' [[File:Chlorobenzene2.svg|centro|miniatura|99x99px]] === '''Esercizio 2''' === Benzene + '''NO₂''' === '''Esercizio 3''' === Benzene + '''CH₃''' === '''Esercizio 4''' === Benzene + '''OH''' [[File:Phenol chemical structure.svg|centro|miniatura]] === '''Esercizio 5''' === Benzene + '''NH₂''' == Esercizi sulla nomenclatura dei benzeni disostituiti == === '''Esercizio 6''' === Due gruppi '''Cl''' in posizione '''1,2''' === '''Esercizio 7''' === Due gruppi '''Br''' in posizione '''1,3''' === '''Esercizio 8''' === Due gruppi '''NH₂''' in posizione '''1,4''' === '''Esercizio 9''' === Due gruppi '''CH₃''' in posizione '''1,4''' === '''Esercizio 10''' === '''OH''' in posizione 1, '''NO₂''' in posizione 2 === '''Esercizio 11''' === '''COOH''' in posizione 1, '''OH''' in posizione 2 === '''Esercizio 12''' === '''OH''' in posizione 1, '''NH₂''' in posizione 4 == Esercizi sulla nomenclatura dei benzeni polisostituiti == === '''Esercizio 13.''' === Tre gruppi '''OH''' in posizione '''1,2,3''' === '''Esercizio14''' === Tre gruppi '''CH₃''' in posizione '''1,3,5''' === '''Esercizio 15''' === Tre gruppi '''CH₃''' in posizione '''1,2,4''' === '''Esercizio 16''' === '''CH₃''' in posizione 1, '''Cl''' in posizione 2 e 4 === '''Esercizio 17''' === '''Br''' in posizione 1, '''Cl''' in posizione 3, '''NO₂''' in posizione 5 === '''Esercizio 18''' === '''NH₂''' in posizione 1, '''NO₂''' in posizione 2, 4 e 6 === '''Esercizio 19''' === Sei gruppi '''NO₂''', uno per ogni carbonio del benzene === '''Esercizio 20''' === Benzene con '''F''' in 1, '''Cl''' in 2, '''Br''' in 3 (ordine alfabetico, serie numerica più bassa) == Esercizi sulla struttura e stabilità del benzene == === Esercizio 41 === testo ... == Esercizi sugli eterocicli aromatici e policiclici == === Esercizio 41 === testo ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == === Soluzioni benzeni monosostituiti === '''Esercizio 1.''' C₆H₅—Cl → '''Clorobenzene''' '''Esercizio 2.''' C₆H₅—NO₂ → '''Nitrobenzene''' '''Esercizio 3.''' C₆H₅—CH₃ → '''Toluene''' (o metilbenzene) '''Esercizio 4.''' C₆H₅—OH → '''Fenolo''' (o idrossibenzene) '''Esercizio 5.''' Ph—NH₂ → '''Anilina''' (o amminobenzene) === Soluzioni Benzeni Disostituiti === '''Esercizio 6.''' 1,2-C₆H₄Cl₂ → '''1,2-diclorobenzene''' o orto-diclorobenzene. I due clori sono in posizioni adiacenti. '''Esercizio 7.''' 1,3-C₆H₄Cl₂ → '''1,3-dibromobenzene''' o meta-diclorobenzene. I due clori hanno un CH tra loro. '''Esercizio 8.''' NH₂-C₆H₄-NH₂ (1,4) → '''1,4-diamminbenzene''' o para-diamminbenzene '''Esercizio 10.''' 2-HO—C₆H₄—NO₂ → OH è il gruppo principale, NO₂ in posizione 2 → '''2-nitrofenolo''' (o orto-nitrofenolo). '''Esercizio 9.''' CH₃-C₆H₆-CH₃ → '''1,4-dimetilbenzene''' o para-dimetilbenzene '''Esercizio 11.''' HOOC-C₆H₄(2-OH) → COOH in posizione 1, OH in posizione 2 → '''acido 2-idrossibenzoico'''. '''Esercizio 12.''' 4-HO—C₆H₄—NH₂ → OH è il gruppo principale, NH₂ in posizione 4 → '''4-amminofenolo''' (o para-amminofenolo). === Soluzioni Benzeni Polisostituiti === '''Esercizio 13.''' 1,2,3-C₆H₃(OH)₃ → 1,2,3-benzenetriolo. '''Esercizio 14.''' 1,3,5-C₆H₃(CH₃)₃ → 1,3,5-trimetilbenzene. '''Esercizio 15.''' CH₃-C₆H₃(2-Cl)(4-Cl) → CH₃ fissa la posizione 1, Cl in 2 e 4 → '''2,4-dicloro-1-metilbenzene''' (o 2,4-diclorotoluene). '''Esercizio 16.''' 2,4,6-(NO₂)₃—C₆H₂—OH → OH in posizione 1 (gruppo principale), tre NO₂ in 2, 4 e 6 → 2,4,6-trinitrofenolo. '''Esercizio 17.''' 1-Br—3-Cl—5-NO₂—C₆H₃ → sostituenti in ordine alfabetico → '''1-bromo-3-cloro-5-nitrobenzene'''. '''Esercizio 18.''' H₂N-C₆H₂(2-NO₂)(4-NO₂)(6-NO₂) → NH₂ è il gruppo principale, tre NO₂ come prefissi → '''2,4,6-trinitroaniline.''' '''Esercizio 19.''' 1,2,4,5-C₆H₂Cl₄ → '''1,2,4,5-tetraclorobenzene'''. '''Esercizio 20.''' C₆(NO₂)₆ → '''esanitrobenzene''' (o 1,2,3,4,5,6-esanitrobenzene). == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/15%3A_Benzene_and_Aromaticity Benzene and Aromaticity] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche ihw7n5irzolihv35pcdyewgzh8v8d7w 0 59736 498398 498297 2026-05-24T14:25:29Z Hippias 18281 rimuovo avviso A 498398 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} = Esercizi sulle sostituzioni elettrofile del benzene = '''Esercizio 1''' Il benzene reagisce con bromo molecolare in presenza di tribromuro di ferro. Scrivi l'equazione della reazione completa e bilanciata, indicando il prodotto organico e il sottoprodotto inorganico. ----'''Esercizio 2''' Come si chiama il tipo di reazione che il benzene preferisce subire rispetto all'addizione? Perché il benzene preferisce questo tipo di reazione? ----'''Esercizio 3''' Completa le seguenti equazioni indicando il prodotto organico principale: a) C₆H₆ + Br₂ → ? + HBr (con FeBr₃) b) C₆H₆ + HNO₃ → ? + H₂O (con H₂SO₄ conc.) c) C₆H₆ + H₂SO₄ fumante → ? + H₂O ----'''Esercizio 4''' Nella nitrazione del benzene si usa la cosiddetta "miscela nitrante". Di cosa è composta? Qual è il vero agente elettrofilo che si forma in questa miscela? ----'''Esercizio 5''' Descrivi i due stadi del meccanismo della sostituzione elettrofila aromatica (SEA), indicando quale è lento e quale è rapido. ----'''Esercizio 6''' Come si chiama l'intermedio cationico che si forma nel primo stadio della SEA? Descrivi brevemente la sua struttura. ----'''Esercizio 7''' Vero o Falso? Motiva la risposta. a) Il benzene decolora la soluzione di Br₂ in CCl₄ anche senza catalizzatore. b) La solfonazione del benzene è una reazione reversibile. c) Il prodotto della nitrazione del benzene è un solido bianco inodore. ----'''Esercizio 8''' Qual è il ruolo dell'AlCl₃ nell'alchilazione di Friedel-Crafts? Scrivi l'equazione della reazione tra benzene e clorometano in presenza di AlCl₃. ----'''Esercizio 9''' Qual è la differenza principale tra alchilazione e acilazione di Friedel-Crafts? Indica un vantaggio dell'acilazione rispetto all'alchilazione. ----'''Esercizio 10''' Scrivi l'equazione dell'acilazione di Friedel-Crafts tra benzene e cloruro di acetile (CH₃COCl) con AlCl₃. Come si chiama il prodotto ottenuto? ----'''Esercizio 11''' Il benzene reagisce con cloruro di terz-butile ((CH₃)₃CCl) e AlCl₃. Scrivi il prodotto atteso e spiega perché non si osservano riarrangiamenti in questo caso. ----'''Esercizio 12''' Nell'alchilazione di Friedel-Crafts con 1-cloropropano e AlCl₃ si ottiene sorprendentemente isopropilbenzene invece di n-propilbenzene. Spiega il fenomeno. ----'''Esercizio 13''' Completa la tabella: {| class="wikitable" !Reazione !Reagente principale !Catalizzatore !Prodotto da C₆H₆ |- |Nitrazione |HNO₃ |H₂SO₄ |? |- |Bromurazione |Br₂ |? |? |- |Solfonazione |H₂SO₄ fumante |— |? |- |Alchilazione F-C |CH₃Cl |AlCl₃ |? |- |Acilazione F-C |CH₃COCl |AlCl₃ |? |} ----'''Esercizio 14''' Perché la solfonazione del benzene è utile in sintesi? Scrivi la reazione di rimozione del gruppo solfonico (reazione inversa). ----'''Esercizio 15''' Metti in ordine i due stadi della SEA e collega ciascuno alla descrizione corretta: {| class="wikitable" !Stadio !Descrizione |- |1° stadio |Deprotonazione, ripristino dell'aromaticità, rapido |- |2° stadio |Attacco dell'elettrofilo, formazione del catione arenio, lento |} ----'''Esercizio 16''' Partendo dal benzene, proponi la sintesi del toluene in un passaggio. Scrivi reagenti, condizioni e prodotti. ----'''Esercizio 17''' Perché il benzene non reagisce con HCl puro senza catalizzatore, mentre reagisce con CH₃Cl in presenza di AlCl₃? ----'''Esercizio 18''' La nitrazione del benzene viene condotta a circa 50 °C e non a temperature più alte. Spiega perché il controllo della temperatura è importante in questa reazione. ----'''Esercizio 19''' Scrivi l'equazione della iodazione del benzene con I₂ in presenza di acido nitrico concentrato. Perché lo iodio da solo non è sufficiente a nitrare il benzene? ----'''Esercizio 20''' Riassumi in un breve schema le cinque principali reazioni di sostituzione elettrofila aromatica del benzene, indicando per ciascuna: il nome della reazione, i reagenti e il prodotto. ---- ---- = Esercizi sugli effetti dei sostituenti negli anelli aromatici sostituiti = ----'''Esercizio 21''' Classifica i seguenti sostituenti come "attivatori" o "disattivatori" dell'anello benzenico nei confronti della SEA: —OH, —NO₂, —CH₃, —Cl, —NH₂, —COOH ----'''Esercizio 22''' Classifica i seguenti sostituenti come "orto/para-direttori" o "meta-direttori": —OH, —NO₂, —CH₃, —Cl, —COOH, —NH₂, —CHO ----'''Esercizio 23''' Il toluene reagisce più velocemente del benzene nella SEA. Spiega perché il gruppo metile aumenta la reattività dell'anello. ----'''Esercizio 24''' Prevedi il prodotto principale di monobromazione (Br₂/FeBr₃) dei seguenti composti, indicando la posizione di sostituzione: a) Nitrobenzene b) Anisolo (C₆H₅OCH₃) c) Acido benzoico (C₆H₅COOH) ----'''Esercizio 25''' Gli alogeni sono disattivatori dell'anello eppure dirigono in orto/para. Sembra un paradosso. Spiega come è possibile. ----'''Esercizio 26''' Disponi i seguenti composti in ordine crescente di reattività nella SEA: Nitrobenzene, benzene, toluene, fenolo, clorobenzene ----'''Esercizio 27''' Prevedi i prodotti di mononitrazione (HNO₃/H₂SO₄) dei seguenti composti e indica la posizione prevalente: a) Fluorobenzene (C₆H₅F) b) Acetofenone (C₆H₅COCH₃) ----'''Esercizio 28''' Perché il fenolo (C₆H₅OH) reagisce con Br₂ in acqua senza catalizzatore e dà direttamente il 2,4,6-tribromofenolo invece del monobromoderivato? ----'''Esercizio 29''' Nella nitrazione del toluene si ottengono principalmente orto- e para-nitrotoluene e solo una piccola quantità di meta-nitrotoluene. Le percentuali approssimate sono: ~58% orto, ~38% para, ~4% meta. Spiega: a) Perché predominano orto e para. b) Perché si forma comunque una piccola quantità di meta. c) Perché para e orto si formano in quantità simili nonostante ci siano due posizioni orto e una sola para. ----'''Esercizio 30''' Perché la reazione di Friedel-Crafts non funziona sul nitrobenzene? ----'''Esercizio 31''' Proponi la sintesi del m-bromoacetofenone (3-bromoacetofenone) a partire dal benzene in due passaggi. Giustifica l'ordine scelto. ----'''Esercizio 32''' Vero o Falso? Motiva la risposta. a) Il gruppo —Cl è un meta-direttore. b) Tutti i disattivatori dell'anello sono meta-direttori. c) Il gruppo —NH₂ rende l'anello più reattivo del benzene nella SEA. ----'''Esercizio 33''' Spiega perché il gruppo —OH attiva fortemente l'anello benzenico facendo riferimento all'effetto mesomerico (risonanza). ----'''Esercizio 34''' Prevedi la posizione di una terza sostituzione (nitrazione) nel m-diclorobenzene (1,3-diclorobenzene). Usa il principio di additività degli effetti orientanti. ----'''Esercizio 35''' Perché il gruppo —NHCOCH₃ (acetammido) è un orto/para-direttore meno potente del gruppo —NH₂, pur avendo entrambi l'azoto come atomo donatore? ----'''Esercizio 36''' Indica il prodotto principale di mononitrazione del p-clorotoluene (4-clorotoluene). Disegna o descrivi la struttura indicando la posizione del gruppo —NO₂. ----'''Esercizio 37''' Spiega brevemente la differenza tra effetto induttivo ed effetto mesomerico (per risonanza) nel determinare l'orientazione di un sostituente nella SEA. ----'''Esercizio 38''' Perché la nitrazione del nitrobenzene per ottenere il 1,3-dinitrobenzene richiede condizioni molto più drastiche rispetto alla nitrazione del benzene? ----'''Esercizio 39''' Proponi la sintesi del 4-nitroanisolo a partire dal benzene, scegliendo l'ordine corretto delle due reazioni e giustificandolo. ----'''Esercizio 40''' Completa la tabella classificando ogni sostituente: {| class="wikitable" !Sostituente !Attivatore / Disattivatore !Orto-para / Meta |- |—NH₂ |? |? |- |—NO₂ |? |? |- |—CH₃ |? |? |- |—COOH |? |? |- |—Cl |? |? |- |—OCH₃ |? |? |- |—CHO |? |? |} ---- ---- = Soluzioni = ----'''Soluzione esercizio 1''' <code>C₆H₆ + Br₂ ──[FeBr₃]──▶ C₆H₅Br + HBr</code> Il prodotto organico è il '''bromobenzene''' (C₆H₅Br). Il sottoprodotto inorganico è '''HBr''' gassoso. Il FeBr₃ funge da catalizzatore e viene rigenerato al termine della reazione. ----'''Soluzione esercizio 2''' Il benzene preferisce la '''sostituzione elettrofila aromatica (SEA)'''. La preferisce perché l'addizione distruggerebbe la delocalizzazione dei 6 elettroni π sull'anello (aromaticità), con perdita di circa 150 kJ/mol di energia di stabilizzazione. La sostituzione invece conserva l'aromaticità, ed è quindi termodinamicamente favorita. ----'''Soluzione esercizio 3''' a) C₆H₆ + Br₂ → '''C₆H₅Br''' (bromobenzene) + HBr b) C₆H₆ + HNO₃ → '''C₆H₅NO₂''' (nitrobenzene) + H₂O c) C₆H₆ + H₂SO₄ fumante → '''C₆H₅SO₃H''' (acido benzensolfonico) + H₂O ----'''Soluzione esercizio 4''' La miscela nitrante è composta da '''acido nitrico concentrato + acido solforico concentrato'''. L'H₂SO₄ protona l'HNO₃, generando il vero agente elettrofilo: lo '''ione nitronio NO₂⁺'''. Reazione di formazione: HNO₃ + H₂SO₄ → NO₂⁺ + HSO₄⁻ + H₂O ----'''Soluzione esercizio 5''' '''1° stadio (lento, determina la velocità):''' l'elettrofilo E⁺ attacca l'anello benzenico formando un legame σ con uno dei carboni. Si forma il '''catione arenio''' (ione di Wheland), un intermedio instabile in cui l'aromaticità è temporaneamente interrotta. '''2° stadio (rapido):''' una base sottrae il protone H⁺ dal carbonio che aveva legato l'elettrofilo. L'aromaticità viene ripristinata e si ottiene il prodotto sostituito stabile. ----'''Soluzione esercizio 6''' L'intermedio si chiama '''catione arenio''' (o ione di Wheland, o complesso σ). È un carbocatione in cui uno dei carboni dell'anello è diventato sp³ (legato sia all'elettrofilo che all'idrogeno originario), e la carica positiva è delocalizzata sui tre carboni rimanenti del sistema π parzialmente interrotto. ----'''Soluzione esercizio 7''' a) '''Falso.''' Il benzene non decolora Br₂ in CCl₄ senza catalizzatore, perché Br₂ da solo è troppo debole come elettrofilo per attaccare l'anello aromatico. Serve FeBr₃. b) '''Vero.''' La solfonazione è l'unica tra le principali SEA ad essere reversibile: riscaldando l'acido benzensolfonico con vapore acqueo si ottiene di nuovo il benzene. c) '''Falso.''' Il nitrobenzene (C₆H₅NO₂) è un '''liquido oleoso giallastro''' con odore di mandorle amare, non un solido bianco. ----'''Soluzione esercizio 8''' AlCl₃ è un '''acido di Lewis''': accetta una coppia di elettroni dal cloro del CH₃Cl, generando il carbocatione CH₃⁺ (o un complesso molto polarizzato) che è il vero elettrofilo. <code>C₆H₆ + CH₃Cl ──[AlCl₃]──▶ C₆H₅CH₃ + HCl</code> Il prodotto è il '''toluene''' (metilbenzene). ----'''Soluzione esercizio 9''' Nell''''alchilazione''' si introduce un gruppo alchile (–R): il carbocatione generato può riarrangiarsi dando prodotti indesiderati, e il gruppo alchile attiva ulteriormente l'anello favorendo la polisostituzione. Nell''''acilazione''' si introduce un gruppo acile (–COR): il catione acilio non si riarrangia (è stabilizzato per risonanza), e il gruppo carbonilico introdotto disattiva l'anello garantendo la monosostituzione selettiva. Questo è il principale vantaggio dell'acilazione. ----'''Soluzione esercizio 10''' <code>C₆H₆ + CH₃COCl ──[AlCl₃]──▶ C₆H₅COCH₃ + HCl</code> Il prodotto è l''''acetofenone''' (fenil-metil-chetone). ----'''Soluzione esercizio 11''' <code>C₆H₆ + (CH₃)₃CCl ──[AlCl₃]──▶ C₆H₅C(CH₃)₃ + HCl</code> Il prodotto è il '''terz-butilbenzene'''. Non si osservano riarrangiamenti perché il carbocatione generato è già '''terziario''' — il più stabile possibile per una catena a quattro carboni — e quindi non ha motivo di riarrangiarsi verso una forma più stabile. ----'''Soluzione esercizio 12''' Il 1-cloropropano genera inizialmente un carbocatione '''primario''' (CH₃CH₂CH₂⁺), molto instabile. Questo si riarrangia rapidamente per migrazione di un idruro dando il carbocatione '''secondario''' (CH₃CH⁺CH₃, isopropilico), molto più stabile. È quest'ultimo che poi attacca il benzene, dando isopropilbenzene (cumene) invece del n-propilbenzene atteso. Il riarrangiamento dei carbocationi è uno dei principali limiti dell'alchilazione di Friedel-Crafts. ----'''Soluzione esercizio 13''' {| class="wikitable" !Reazione !Reagente principale !Catalizzatore !Prodotto da C₆H₆ |- |Nitrazione |HNO₃ |H₂SO₄ |'''Nitrobenzene''' (C₆H₅NO₂) |- |Bromurazione |Br₂ |'''FeBr₃''' |'''Bromobenzene''' (C₆H₅Br) |- |Solfonazione |H₂SO₄ fumante |— |'''Acido benzensolfonico''' (C₆H₅SO₃H) |- |Alchilazione F-C |CH₃Cl |AlCl₃ |'''Toluene''' (C₆H₅CH₃) |- |Acilazione F-C |CH₃COCl |AlCl₃ |'''Acetofenone''' (C₆H₅COCH₃) |} ----'''Soluzione esercizio 14''' La solfonazione è utile in sintesi perché il gruppo —SO₃H può essere usato come '''gruppo bloccante temporaneo''': occupa una posizione dell'anello, impedisce che venga sostituita in reazioni successive, e poi viene rimosso. Reazione di rimozione: <code>C₆H₅SO₃H + H₂O ──[100–200 °C, vapore]──▶ C₆H₆ + H₂SO₄</code> ----'''Soluzione esercizio 15''' {| class="wikitable" !Stadio !Descrizione |- |'''1° stadio''' |Attacco dell'elettrofilo, formazione del catione arenio, '''lento''' |- |'''2° stadio''' |Deprotonazione, ripristino dell'aromaticità, '''rapido''' |} ----'''Soluzione esercizio 16''' <code>C₆H₆ + CH₃Cl ──[AlCl₃]──▶ C₆H₅CH₃ + HCl</code> Reazione: '''alchilazione di Friedel-Crafts'''. Prodotto: '''toluene'''. ----'''Soluzione esercizio 17''' HCl puro non genera un elettrofilo abbastanza forte senza un acido di Lewis. Con CH₃Cl + AlCl₃, invece, l'AlCl₃ polarizza il legame C–Cl generando il carbocatione CH₃⁺ (o un complesso molto reattivo), che è un elettrofilo sufficientemente forte da attaccare l'anello aromatico. Senza AlCl₃ la barriera energetica è insuperabile. ----'''Soluzione esercizio 18''' A 50 °C si ottiene selettivamente il '''mononitrobenzene'''. A temperature più alte si favorirebbe una seconda nitrazione, perché l'energia fornita sarebbe sufficiente a superare la barriera di attivazione della reazione del nitrobenzene (già fortemente disattivato dal gruppo —NO₂) con un secondo equivalente di NO₂⁺. Il controllo della temperatura permette di fermare la reazione al prodotto mononitrato desiderato. ----'''Soluzione esercizio 19''' <code>C₆H₆ + I₂ ──[HNO₃ conc.]──▶ C₆H₅I + HI</code> Il prodotto è lo '''iodobenzene'''. Lo iodio da solo non è sufficiente perché I₂ è troppo poco reattivo come elettrofilo — il legame I–I è debole ma I⁺ è troppo grande e morbido per attaccare efficacemente l'anello. L'HNO₃ ossida I₂ generando l'elettrofilo attivo I⁺ (o H₂OI⁺), che è abbastanza reattivo. ----'''Soluzione esercizio 20''' {| class="wikitable" !Reazione !Reagenti !Prodotto |- |Nitrazione |HNO₃ + H₂SO₄ |Nitrobenzene |- |Alogenazione |X₂ + AlX₃ (X = Cl, Br) |Alobenzene |- |Solfonazione |H₂SO₄ fumante, Δ |Acido benzensolfonico |- |Alchilazione di Friedel-Crafts |RCl + AlCl₃ |Alchilbenzene |- |Acilazione di Friedel-Crafts |RCOCl + AlCl₃ |Aril-chetone |} ----'''Soluzione esercizio 21''' {| class="wikitable" !Sostituente !Effetto |- |—OH |'''Attivatore''' |- |—NO₂ |'''Disattivatore''' |- |—CH₃ |'''Attivatore''' |- |—Cl |'''Disattivatore''' (debole) |- |—NH₂ |'''Attivatore''' |- |—COOH |'''Disattivatore''' |} ----'''Soluzione esercizio 22''' {| class="wikitable" !Sostituente !Orientazione |- |—OH |'''Orto/para''' |- |—NO₂ |'''Meta''' |- |—CH₃ |'''Orto/para''' |- |—Cl |'''Orto/para''' |- |—COOH |'''Meta''' |- |—NH₂ |'''Orto/para''' |- |—CHO |'''Meta''' |} ----'''Soluzione esercizio 23''' Il gruppo —CH₃ è legato a un carbonio sp³. I carboni sp² dell'anello sono più elettronegativi dei carboni sp³, quindi il metile '''cede parzialmente densità elettronica all'anello per effetto induttivo'''. L'anello risulta più ricco di elettroni, più nucleofilo, e reagisce più facilmente con gli elettrofili abbassando la barriera di attivazione della SEA. ----'''Soluzione esercizio 24''' a) '''Nitrobenzene''' → il gruppo —NO₂ è meta-direttore. Prodotto principale: '''3-bromonitrobenzene''' (posizione meta). La reazione è lenta (anello disattivato). b) '''Anisolo''' → il gruppo —OCH₃ è orto/para-direttore e attivatore forte. Prodotto principale: '''4-bromoanisolo''' (posizione para, prevalente per ragioni steriche). Reazione veloce. c) '''Acido benzoico''' → il gruppo —COOH è meta-direttore. Prodotto principale: '''acido 3-bromobenzoico''' (posizione meta). ----'''Soluzione esercizio 25''' Gli alogeni esercitano due effetti contrapposti. Da un lato, per '''effetto induttivo (–I)''' ritirano densità elettronica dall'anello per via σ (sono molto elettronegativi) → disattivano l'anello in modo generale. Dall'altro, per '''effetto mesomerico (+M)''' donano una coppia solitaria p all'anello per risonanza → aumentano la densità elettronica specificamente nelle posizioni orto e para. Il risultato netto è: reattività complessiva ridotta (disattivazione), ma nelle posizioni orto/para il secondo effetto prevale, quindi la sostituzione avviene lì. ----'''Soluzione esercizio 26''' '''Nitrobenzene < clorobenzene < benzene < toluene < fenolo''' Il nitrobenzene è il meno reattivo (forte disattivatore –I e –M). Il clorobenzene è lievemente disattivato (–I > +M netto). Il benzene è il riferimento. Il toluene è attivato dal metile (+I). Il fenolo è il più reattivo (—OH dona fortemente per risonanza in orto/para). ----'''Soluzione esercizio 27''' a) '''Fluorobenzene''' → il fluoro è orto/para-direttore (dona coppie solitarie per risonanza). Prodotto principale: '''4-fluoronitrobenzene''' (posizione para, prevalente per ragioni steriche) + parte di 2-fluoronitrobenzene. b) '''Acetofenone''' → il gruppo —COCH₃ è meta-direttore (ritira elettroni per risonanza verso il carbonile). Prodotto principale: '''3-nitroacetofenone''' (posizione meta). ----'''Soluzione esercizio 28''' Il gruppo —OH è un fortissimo attivatore orto/para per donazione di coppia solitaria in risonanza. Il fenolo è circa 10⁶ volte più reattivo del benzene: Br₂ acquoso (senza FeBr₃) è già sufficiente come elettrofilo. La prima bromazione dà un fenolo monobromato ancora molto attivato (c'è ancora —OH), quindi la seconda bromazione avviene immediatamente, e così la terza. Si occupano tutte e tre le posizioni disponibili (orto e para rispetto all'—OH): 2, 4 e 6. Si forma precipitato bianco di '''2,4,6-tribromofenolo'''. ----'''Soluzione esercizio 29''' a) Il gruppo —CH₃ è orto/para-direttore. Aumenta la densità elettronica nelle posizioni orto (2, 6) e para (4), dove il catione arenio intermedio è più stabile. L'attacco dell'elettrofilo in quelle posizioni ha una barriera di attivazione inferiore. b) Nessun sostituente è un direttore assoluto: una piccola percentuale di attacchi avviene anche nelle posizioni meno favorite (meta), per via statistica e termica. c) Pur essendoci due posizioni orto e una sola para, il para compete bene con ciascun orto singolarmente (38% para vs ~29% per ogni singola posizione orto). Questo si spiega con l''''ingombro sterico''': le posizioni orto sono adiacenti al gruppo metile e l'accesso è parzialmente ostacolato, mentre la posizione para è libera da impedimento sterico. ----'''Soluzione esercizio 30''' Il nitrobenzene è fortemente disattivato dal gruppo —NO₂, che ritira densità elettronica dall'anello sia per effetto induttivo che per risonanza. Per la reazione di Friedel-Crafts l'anello deve agire da nucleofilo verso il carbocatione: se la densità elettronica π è troppo bassa, l'anello non è abbastanza reattivo e la reazione non avviene nelle condizioni ordinarie. ----'''Soluzione esercizio 31''' Si deve introdurre prima il gruppo acile (—COCH₃), che è '''meta-direttore''', e poi bromurare: il bromo andrà in posizione meta. <code>Step 1: C₆H₆ + CH₃COCl ──[AlCl₃]──▶ C₆H₅COCH₃ (acetofenone) + HCl Step 2: C₆H₅COCH₃ + Br₂ ──[FeBr₃]──▶ 3-BrC₆H₄COCH₃ (m-bromoacetofenone) + HBr</code> Se si invertisse l'ordine (prima bromurazione poi acilazione), il bromo è orto/para-direttore e si otterrebbe il prodotto sbagliato (orto/para rispetto al bromo, non meta). ----'''Soluzione esercizio 32''' a) '''Falso.''' Il gruppo —Cl è un '''orto/para-direttore''' (nonostante sia disattivatore), perché dona coppie solitarie per risonanza nelle posizioni orto e para. b) '''Falso.''' Gli '''alogeni''' (—F, —Cl, —Br, —I) sono disattivatori ma orto/para-direttori. Non tutti i disattivatori sono meta-direttori: è una regola valida per tutti i disattivatori tranne gli alogeni. c) '''Vero.''' Il gruppo —NH₂ è uno dei più forti attivatori per risonanza (+M molto efficace), rendendo l'anello dell'anilina enormemente più reattivo del benzene. ----'''Soluzione esercizio 33''' L'ossigeno del gruppo —OH possiede coppie solitarie che si sovrappongono per risonanza con il sistema π dell'anello. Le strutture di risonanza mostrano la carica negativa delocalizzata sui carboni orto (2, 6) e para (4) rispetto al gruppo —OH. Queste posizioni risultano particolarmente ricche di elettroni e molto reattive verso gli elettrofili. L'effetto complessivo è un fortissimo aumento della reattività dell'anello. ----'''Soluzione esercizio 34''' In 1,3-diclorobenzene i due gruppi —Cl si trovano in posizione 1 e 3. Entrambi sono orto/para-direttori. * Il Cl in posizione 1 dirige in: 2 (orto), 4 (para), 6 (orto). * Il Cl in posizione 3 dirige in: 2 (orto), 4 (orto), 6 (para). La posizione '''4''' è favorita da entrambi i sostituenti contemporaneamente (para per Cl1 e orto per Cl3). È la posizione con la massima attivazione cumulativa. Prodotto principale della terza sostituzione: '''4-nitro-1,3-diclorobenzene'''. ----'''Soluzione esercizio 35''' Nell'<nowiki/>'''anilina''' (—NH₂), la coppia solitaria dell'azoto è libera di donarsi per risonanza all'anello aromatico, aumentando molto la densità elettronica. Nell''''acetanilide''' (—NHCOCH₃), la coppia solitaria dell'azoto è già parzialmente impegnata nella risonanza con il gruppo carbonilico (N–C=O), che la richiama verso di sé. L'azoto ha quindi meno densità elettronica disponibile da donare all'anello. Il risultato è che —NHCOCH₃ attiva l'anello meno di —NH₂. ----'''Soluzione esercizio 36''' Nel p-clorotoluene, il —CH₃ è in posizione 1 e il —Cl è in posizione 4. Entrambi sono orto/para-direttori. Le posizioni libere sono 2, 3 e 6 (le posizioni 1 e 4 sono già occupate). La posizione '''2''' è orto sia rispetto al —CH₃ (posizione 1) che orto rispetto al —Cl (posizione 3 in senso relativo). Considerando l'additività degli effetti, la posizione '''2''' è quella più attivata da entrambi i sostituenti. Prodotto principale: '''2-nitro-4-clorotoluene''' (cioè il gruppo —NO₂ entra in posizione 2). ----'''Soluzione esercizio 37''' L'<nowiki/>'''effetto induttivo''' agisce attraverso i legami σ per pura elettronegatività: un gruppo elettronegativo (es. —NO₂, —COOH) ritira elettroni dall'anello indipendentemente dalla posizione, disattivandolo uniformemente. L''''effetto mesomerico (per risonanza)''' agisce attraverso il sistema π dell'anello: un gruppo con coppie solitarie (es. —OH, —NH₂) le dona per risonanza specificamente nelle posizioni orto e para, mentre un gruppo con π (es. —CHO, —NO₂) ritira elettroni specificamente da orto e para. È l'effetto mesomerico a determinare la '''regiochimica''' (orto/para vs meta), mentre l'effetto induttivo influenza principalmente la '''reattività''' complessiva. ----'''Soluzione esercizio 38''' Il gruppo —NO₂ già presente nel nitrobenzene è un forte disattivatore: ritira densità elettronica dall'anello per induzione e risonanza, rendendo il nitrobenzene circa '''10⁶ volte meno reattivo del benzene'''. Per far avvenire una seconda nitrazione occorre vincere questa disattivazione, il che richiede una miscela nitrante più concentrata (oleum invece di H₂SO₄ conc.), temperature superiori a 100 °C e tempi di reazione molto più lunghi. ----'''Soluzione esercizio 39''' Si deve introdurre prima il gruppo —OCH₃ (orto/para-direttore) e poi nitrare: il —NO₂ andrà in posizione para rispetto all'—OCH₃. <code>Step 1: C₆H₆ + CH₃OH ──[H⁺]──▶ ... (oppure: via fenolo + dimetilsolfato) più pratico: C₆H₅OH + (CH₃)₂SO₄ ──[NaOH]──▶ C₆H₅OCH₃ (anisolo) Step 2: C₆H₅OCH₃ + HNO₃ ──[H₂SO₄, 0°C]──▶ 4-NO₂C₆H₄OCH₃ (4-nitroanisolo) + H₂O</code> L'ordine inverso (prima nitrazione poi metilazione) non è pratico: il nitrobenzene è molto disattivato e la metilazione dell'ossigeno richiederebbe condizioni diverse. Il risultato sarebbe comunque il meta-derivato, non il para voluto. ----'''Soluzione esercizio 40''' {| class="wikitable" !Sostituente !Attivatore / Disattivatore !Orto-para / Meta |- |—NH₂ |'''Attivatore forte''' |'''Orto/para''' |- |—NO₂ |'''Disattivatore forte''' |'''Meta''' |- |—CH₃ |'''Attivatore debole''' |'''Orto/para''' |- |—COOH |'''Disattivatore''' |'''Meta''' |- |—Cl |'''Disattivatore debole''' |'''Orto/para''' |- |—OCH₃ |'''Attivatore''' |'''Orto/para''' |- |—CHO |'''Disattivatore''' |'''Meta''' |} Esempi di fonti * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/16%3A_Chemistry_of_Benzene_-_Electrophilic_Aromatic_Substitution Reazioni del benzene e derivati] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 3l7u185i11m772eubj72bpdbye6mpal 0 59737 498389 498338 2026-05-24T13:34:15Z Agnese Tomietto 54309 498389 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Nomenclatura degli alcoli e dei fenoli == '''Esercizio 1''' Indica le tre regole fondamentali della nomenclatura IUPAC degli alcoli, nell'ordine in cui vanno applicate. '''Esercizio 2''' Assegna il nome IUPAC ai seguenti alcoli: a) CH₃OH b) CH₃CH₂OH c) CH₃CH₂CH₂OH d) CH₃CH₂CH₂CH₂OH '''Esercizio 3''' Assegna il nome IUPAC ai seguenti alcoli ramificati: a) CH₃CH(OH)CH₃ b) CH₃CH(OH)CH₂CH₃ c) (CH₃)₃COH '''Esercizio 4''' Classifica i seguenti alcoli come primari, secondari o terziari, spiegando il criterio usato. a) CH₃CH₂OH b) CH₃CH(OH)CH₃ c) (CH₃)₃COH d) CH₃CH(OH)CH₂CH₃ '''Esercizio 5''' Scrivi la formula di struttura condensata dei seguenti composti: a) 2-butanolo b) 3-metil-1-butanolo c) 2-metil-2-propanolo d) cicloesanolo '''Esercizio 6''' I seguenti nomi sono sbagliati. Individua l'errore in ciascuno e scrivi il nome corretto. a) "3-butanolo" per il composto CH₃CH₂CH(OH)CH₃ b) "1-metil-1-propanolo" per il composto CH₃CH₂CH(OH)CH₃ c) "2-metil-4-butanolo" per il composto (CH₃)₂CHCH₂OH '''Esercizio 7''' Assegna il nome IUPAC ai seguenti dioli e polioli: a) HOCH₂CH₂OH b) HOCH₂CH(OH)CH₂OH c) CH₃CH(OH)CH(OH)CH₃ '''Esercizio 8''' Come si chiama il composto HOCH₂CH₂OH? Viene usato nella vita quotidiana: in quale settore e con quale nome comune? '''Esercizio 9''' Spiega la differenza strutturale tra un alcolo e un fenolo. Perché questa differenza è importante dal punto di vista della nomenclatura? '''Esercizio 10''' Assegna il nome IUPAC ai seguenti fenoli: a) C₆H₅OH b) 4-CH₃–C₆H₄–OH c) C₆H₄(OH)₂ con i due gruppi —OH in posizione 1 e 2 d) 3-NO₂–C₆H₄–OH '''Esercizio 11''' Scrivi la formula condensata dei seguenti fenoli a partire dal nome: a) 2-clorofenolo b) 4-metilfenolo c) 2,4-dinitrofenolo d) 3-bromofenolo '''Esercizio 12''' Completa la tabella assegnando il nome IUPAC o la formula mancante: Formula Nome IUPAC CH₃CH₂CH(OH)CH₂CH₃ ? (CH₃)₂CHOH ? ? 1-pentanolo ? 2-metil-2-butanolo C₆H₅OH ? ? 4-nitrofenolo '''Esercizio 13''' Vero o Falso? Motiva la risposta. a) Il metanolo è un alcol secondario. b) Nella nomenclatura IUPAC, il gruppo —OH riceve sempre il numero più basso possibile. c) Il fenolo è un alcol aromatico. d) "2-propanolo" e "propan-2-olo" sono due nomi diversi per lo stesso composto. '''Esercizio 14''' Indica il nome comune (non IUPAC) dei seguenti alcoli e specifica in quale contesto vengono normalmente usati: a) CH₃OH b) CH₃CH₂OH c) CH₃CH(OH)CH₃ d) (CH₃)₃COH '''Esercizio 15''' I seguenti tre composti hanno tutti formula molecolare C₄H₁₀O. Assegna a ciascuno il nome IUPAC e classificalo come alcol primario, secondario o terziario. a) CH₃CH₂CH₂CH₂OH b) CH₃CH₂CH(OH)CH₃ c) (CH₃)₃COH '''Esercizio 16''' Spiega come si nomina in IUPAC un fenolo bisostituito. Poi assegna il nome ai seguenti composti usando sia la numerazione che i prefissi orto, meta, para: a) —OH in posizione 1, —Cl in posizione 2 b) —OH in posizione 1, —CH₃ in posizione 4 c) —OH in posizione 1, —NO₂ in posizione 3 '''Esercizio 17''' Assegna il nome IUPAC ai seguenti alcoli ciclici: a) Anello a 6 carboni con —OH su un carbonio dell'anello. b) Anello a 6 carboni con —OH e —CH₃ entrambi sullo stesso carbonio (C1). c) Anello a 5 carboni con —OH in C1 e un doppio legame tra C2 e C3. '''Esercizio 18''' Un alcol ha formula molecolare C₅H₁₂O, è primario, ha la catena principale di 4 carboni e presenta una ramificazione metilica in posizione 3. Di quale composto si tratta? Scrivi la formula condensata e il nome IUPAC. '''Esercizio 19''' Collega ciascun composto nella colonna sinistra al nome corretto nella colonna destra: Composto Nome CH₃CH₂CH₂OH 2-propanolo (CH₃)₂CHOH 1-propanolo C₆H₅OH 2-metil-1-propanolo (CH₃)₂CHCH₂OH fenolo '''Esercizio 20''' Tre composti hanno formula molecolare C₇H₈O: il benzil alcol (C₆H₅CH₂OH), il cresolo (CH₃–C₆H₄–OH) e il cicloepta-2,4,6-trien-1-olo. Solo uno di questi è un fenolo. Quale? Spiega la differenza strutturale tra i tre e perché solo uno merita il nome di fenolo. == Soluzioni == '''Soluzione esercizio 1''' Le tre regole fondamentali della nomenclatura IUPAC degli alcoli sono: Identificare la catena principale: si sceglie la catena carboniosa più lunga che contiene il gruppo —OH. Modificare il suffisso: si rimuove la desinenza finale del nome dell'alcano corrispondente e si aggiunge il suffisso -olo. Numerare la catena: si numera la catena in modo che il carbonio che porta il gruppo —OH riceva il numero più basso possibile. Il numero di posizione si pone immediatamente prima del suffisso (es. propan-2-olo) oppure, nella notazione tradizionale ancora accettata, prima del nome (es. 2-propanolo). '''Soluzione esercizio 2''' a) CH₃OH → metanolo (catena di 1 carbonio) b) CH₃CH₂OH → etanolo (catena di 2 carboni) c) CH₃CH₂CH₂OH → 1-propanolo (catena di 3 carboni, —OH sul C1) d) CH₃CH₂CH₂CH₂OH → 1-butanolo (catena di 4 carboni, —OH sul C1) '''Soluzione esercizio 3''' a) CH₃CH(OH)CH₃ → 2-propanolo (catena di 3 carboni, —OH sul C2) b) CH₃CH(OH)CH₂CH₃ → 2-butanolo (catena di 4 carboni, —OH sul C2) c) (CH₃)₃COH → 2-metil-2-propanolo (catena principale di 3 carboni, un metile in C2, —OH in C2). Nome comune: alcol terz-butilico. '''Soluzione esercizio 4''' Un alcol è primario se il carbonio che porta —OH è legato a un solo altro carbonio; secondario se è legato a due; terziario se è legato a tre. a) CH₃CH₂OH → primario (il C con —OH è legato a un solo altro C) b) CH₃CH(OH)CH₃ → secondario (il C con —OH è legato a due C) c) (CH₃)₃COH → terziario (il C con —OH è legato a tre C) d) CH₃CH(OH)CH₂CH₃ → secondario (il C con —OH è legato a due C) '''Soluzione esercizio 5''' a) 2-butanolo → CH₃CH(OH)CH₂CH₃ b) 3-metil-1-butanolo → (CH₃)₂CHCH₂CH₂OH (catena di 4 C con metile in C3, —OH in C1) c) 2-metil-2-propanolo → (CH₃)₃COH d) cicloesanolo → anello a sei carboni con —OH su uno dei carboni dell'anello (il C con —OH è convenzionalmente il C1) '''Soluzione esercizio 6''' a) "3-butanolo" per CH₃CH₂CH(OH)CH₃ → Errore: numerare dal lato che dà il numero più basso all'—OH. Contando da sinistra l'—OH è sul C3; contando da destra è sul C2. Si sceglie il numero più basso. Nome corretto: 2-butanolo. b) "1-metil-1-propanolo" per CH₃CH₂CH(OH)CH₃ → Errore: la catena principale più lunga che contiene —OH ha 4 carboni, non 3. Non serve indicare un "metile": è semplicemente il 2-butanolo. Nome corretto: 2-butanolo. c) "2-metil-4-butanolo" per (CH₃)₂CHCH₂OH → Errore: la catena principale più lunga che contiene —OH ha 3 carboni (butanolo avrebbe 4 C nella catena principale). La struttura corretta si legge come: catena di 3 C con metile in C2 e —OH in C1. Nome corretto: 2-metil-1-propanolo. '''Soluzione esercizio 7''' a) HOCH₂CH₂OH → 1,2-etandiolo (o etandiolo). Nota: nei dioli si mantiene la vocale finale dell'alcano e si aggiunge il suffisso -diolo con i due numeri di posizione. Nome comune: glicole etilenico. b) HOCH₂CH(OH)CH₂OH → 1,2,3-propantriolo (o propan-1,2,3-triolo). Nome comune: glicerina (glicerolo). c) CH₃CH(OH)CH(OH)CH₃ → 2,3-butandiolo (catena di 4 carboni, —OH sui C2 e C3). '''Soluzione esercizio 8''' Il composto HOCH₂CH₂OH si chiama 1,2-etandiolo (nome IUPAC). Il suo nome comune è glicole etilenico. È usato principalmente come antigelo nei radiatori delle automobili e come monomero nella produzione del PET (polietilentereftalato), il polimero delle bottiglie di plastica. '''Soluzione esercizio 9''' Un alcol ha il gruppo —OH legato a un carbonio alifatico sp³ (non aromatico): formula generale R–OH. Un fenolo ha il gruppo —OH legato direttamente a un carbonio dell'anello benzenico sp²: formula generale Ar–OH. Questa differenza strutturale è fondamentale per la nomenclatura: per i fenoli si usa come nome base la parola "fenolo" (e non "benzene"), e il carbonio che porta —OH è per convenzione il C1 dell'anello. Cambia anche la reattività: i fenoli sono molto più acidi degli alcoli (pKa ≈ 10 contro ≈ 16), poiché la carica negativa dello ione fenossido è stabilizzata per risonanza dall'anello aromatico. '''Soluzione esercizio 10''' a) C₆H₅OH → fenolo (nome IUPAC accettato come nome base per questo composto) b) 4-CH₃–C₆H₄–OH → 4-metilfenolo (nome comune: p-cresolo) c) C₆H₄(OH)₂ in posizione 1,2 → benzene-1,2-diolo (nome comune: pirocatecolo) d) 3-NO₂–C₆H₄–OH → 3-nitrofenolo (nome comune: m-nitrofenolo) '''Soluzione esercizio 11''' a) 2-clorofenolo → 2-ClC₆H₄OH (—OH in C1, —Cl in C2; nome comune: o-clorofenolo) b) 4-metilfenolo → 4-CH₃C₆H₄OH (—OH in C1, —CH₃ in C4; nome comune: p-cresolo) c) 2,4-dinitrofenolo → 2,4-(NO₂)₂C₆H₃OH (—OH in C1, —NO₂ in C2 e in C4) d) 3-bromofenolo → 3-BrC₆H₄OH (—OH in C1, —Br in C3; nome comune: m-bromofenolo) '''Soluzione esercizio 12''' Formula Nome IUPAC CH₃CH₂CH(OH)CH₂CH₃ 3-pentanolo (CH₃)₂CHOH 2-propanolo CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂OH 1-pentanolo CH₃C(CH₃)(OH)CH₂CH₃ 2-metil-2-butanolo C₆H₅OH fenolo 4-NO₂–C₆H₄–OH 4-nitrofenolo '''Soluzione esercizio 13''' a) Falso. Il metanolo (CH₃OH) è un alcol primario: il carbonio che porta —OH non è legato ad altri carboni (è l'unico carbonio della molecola). Il termine "secondario" si applica solo quando il C con —OH è legato ad altri due carboni. b) Vero. La numerazione della catena principale si sceglie sempre in modo da assegnare al gruppo —OH il numero più basso possibile. Questa regola ha priorità sulla numerazione dei sostituenti. c) Falso. Il fenolo non è classificato come un alcol. La distinzione fondamentale è che negli alcoli il gruppo —OH è su un carbonio sp³ alifatico, mentre nel fenolo è su un carbonio sp² aromatico. La diversa ibridazione cambia completamente le proprietà chimiche e la nomenclatura. d) Vero. Sono due notazioni IUPAC equivalenti per lo stesso composto. Nella notazione tradizionale il numero di posizione precede l'intero nome (2-propanolo); nella notazione più recente precede il suffisso (propan-2-olo). Entrambe sono accettate. '''Soluzione esercizio 14''' a) CH₃OH → nome comune alcol metilico (o metanolo, già nome IUPAC). Storicamente detto "alcol di legno" perché si otteneva dalla distillazione del legno. Usato come solvente industriale; è tossico e non va confuso con l'etanolo. b) CH₃CH₂OH → nome comune alcol etilico. È il componente delle bevande alcoliche (vino, birra, superalcolici) e viene usato come disinfettante al 70%. c) CH₃CH(OH)CH₃ → nome comune alcol isopropilico (o isopropanolo). Usato come disinfettante cutaneo e come solvente in cosmetica e laboratorio. d) (CH₃)₃COH → nome comune alcol terz-butilico (o terz-butanolo). Meno comune nella vita quotidiana; usato in laboratorio come solvente e come additivo per la benzina. '''Soluzione esercizio 15''' a) CH₃CH₂CH₂CH₂OH → 1-butanolo — alcol primario (—OH sul C terminale C1) b) CH₃CH₂CH(OH)CH₃ → 2-butanolo — alcol secondario (—OH sul C2) c) (CH₃)₃COH → 2-metil-2-propanolo — alcol terziario (—OH sul C quaternario) Tutti e tre hanno formula molecolare C₄H₁₀O ma strutture diverse: sono isomeri di struttura (isomeri costituzionali). '''Soluzione esercizio 16''' Per i fenoli bisostituiti il carbonio che porta —OH è il C1, e si numera l'anello in modo da assegnare i numeri più bassi possibili agli altri sostituenti. Per i derivati bisostituiti è ammesso anche l'uso dei prefissi orto (posizioni 1,2), meta (1,3) e para (1,4). a) —OH in 1, —Cl in 2 → 2-clorofenolo (o o-clorofenolo) b) —OH in 1, —CH₃ in 4 → 4-metilfenolo (o p-metilfenolo, nome comune p-cresolo) c) —OH in 1, —NO₂ in 3 → 3-nitrofenolo (o m-nitrofenolo) '''Soluzione esercizio 17''' a) Anello a 6 carboni con —OH su un C dell'anello → cicloesanolo. Il C che porta —OH è il C1 per convenzione; non serve indicare la posizione perché è implicita. b) Anello a 6 carboni con —OH e —CH₃ entrambi sul C1 → 1-metilcicloesanolo. È un alcol terziario (il C1 è legato a due carboni dell'anello e al metile). c) Anello a 5 carboni con —OH in C1 e doppio legame tra C2 e C3 → ciclopent-2-en-1-olo. Quando coesistono un doppio legame e un gruppo —OH, si numera dando la priorità alla posizione più bassa per —OH, poi si indica il doppio legame. '''Soluzione esercizio 18''' Le caratteristiche indicate — alcol primario, catena principale di 4 carboni, ramificazione metilica in C3, formula C₅H₁₂O — portano al composto: Formula condensata: (CH₃)₂CHCH₂CH₂OH Nome IUPAC: 3-metil-1-butanolo La catena principale è di 4 carboni (butanolo), con —OH in C1 (alcol primario) e un metile in C3. Il quinto carbonio è il metile ramificato. '''Soluzione esercizio 19''' Composto Nome corretto CH₃CH₂CH₂OH 1-propanolo (CH₃)₂CHOH 2-propanolo C₆H₅OH fenolo (CH₃)₂CHCH₂OH 2-metil-1-propanolo '''Soluzione esercizio 20''' I tre composti si distinguono così: Cresolo (CH₃–C₆H₄–OH): il gruppo —OH è legato direttamente all'anello benzenico su un carbonio sp². È il solo dei tre a essere un fenolo. Il nome IUPAC è 4-metilfenolo (o 2- o 3-metilfenolo, a seconda della posizione del metile). Il nome base è "fenolo" perché il gruppo —OH è su un carbonio aromatico. Alcol benzilico (C₆H₅CH₂OH): il gruppo —OH è legato a un carbonio sp³ esterno all'anello (il gruppo –CH₂–). Non è un fenolo ma un alcol primario. Il nome IUPAC è fenilmetanolo. L'anello aromatico è solo un sostituente (fenile) della catena alifatica che porta il gruppo —OH. Cicloepta-2,4,6-trien-1-olo: ha un anello a 7 carboni con tre doppi legami e un —OH su un carbonio sp³. Non è aromatico (non rispetta la regola di Hückel per 7 carboni) e il gruppo —OH è su un carbonio non aromatico. È un alcol ciclico alchilico, non un fenolo. La distinzione chiave è quindi: fenolo = —OH su carbonio aromatico sp²; alcol = —OH su carbonio alifatico sp³, indipendentemente dalla presenza o meno di un anello. == Esercizi sulle proprietà di alcoli e fenoli == '''1.''' Confronta l'etere dimetilico (CH<small>₃</small>OCH₃) e l'etanolo (CH₃CH₂OH). Entrambi hanno la stessa formula molecolare (C₂H₆O), ma uno dei due ha un punto di ebollizione molto più alto (circa 78° C contro -24° C). '''2.''' Perché il metanolo e l'etanolo sono completamente miscibili in acqua, mentre l'1-butanolo ha una solubilità limitata (circa 7.3 g/100 mL) e l'1-ottanolo è quasi insolubile? '''3.'''Classifica i seguenti alcoli come primari, secondari o terziari: a) 2-propanolo b) 2-metil-2-butanolo c) 1-pentanolo d) Etanolo '''4.''' Ordina in senso decrescente di acidità (dal più acido al meno acido) le seguenti specie: ione idronio (H₃O⁺), acqua (H_{2<big>O</big>}), etanolo (CH₃CH₂OH). Giustifica brevemente la posizione dell'etanolo rispetto all'acqua. '''5.''' Confronta l'etanolo (CH₃CH₂OH) e il 2,2,2-trifluoroetanolo (CF₃CH₂OH). Quale dei due composti è più acido? Quale effetto elettronico spiega questa differenza? '''6.''' Il fenolo ha un pK_a di circa 10, mentre l'etanolo ha un pK_a di circa 16. a) Quale dei due è più acido? b) Spiega perché lo ione fenossido è più stabile dello ione etossido facendo riferimento alla delocalizzazione elettronica. '''7.'''Scrivi la reazione bilanciata tra il metanolo (CH₃OH) e il sodio metallico (Na). Come si chiama il prodotto organico che si forma? '''8.'''Prevedi il prodotto principale dell'ossidazione moderata (es. con PCC) e dell'ossidazione energica (es. con KMnO₄) del seguente alcol: '''1-propanolo'''. '''9.''' In presenza di acido solforico caldo (H₂SO₄), l'etanolo subisce una reazione di disidratazione. a) Che tipo di composto organico si forma? b) Qual è il nome IUPAC del prodotto? '''10.''' Gli alcoli possono comportarsi sia da acidi che da basi. Scrivi la formula del prodotto che si ottiene quando l'etanolo agisce come base di Lewis reagendo con un acido forte (H⁺). Come viene chiamato questo ione? '''11.''' Confronta il punto di ebollizione dell'1-butanolo (CH3​CH2​CH2​CH2​OH) e dell'1-pentanolo (CH3​CH2​CH2​CH2​CH2​OH). Quale dei due ha il valore più alto e quale forza intermolecolare, oltre al legame a idrogeno, giustifica questa differenza? '''12.''' Perché il p-nitrofenolo (un fenolo con un gruppo −NO2​ in posizione para) è significativamente più acido del fenolo semplice? Fai riferimento agli effetti elettronici sul gruppo nitro. '''13.''' Classifica i seguenti composti in ordine di solubilità decrescente in acqua: a) Metanolo (CH3​OH) b) Cicloesanolo (C6​H11​OH) c) Glicole etilenico (HOCH2​CH2​OH) '''14.''' Cosa accade quando il fenolo reagisce con una soluzione di '''idrossido di sodio (NaOH)'''? Scrivi la reazione e spiega perché l'etanolo non reagisce allo stesso modo con questa base. '''15.''' Il '''2-cloroetanolo''' (Cl−CH2​CH2​OH) ha un pKa​ di circa 14.3, mentre l'etanolo ha un pKa​ di circa 16. Spiega questa differenza di acidità basandoti sulla stabilità della base coniugata. '''16.''' Perché l''''1,2-etandiolo''' (glicole etilenico) ha un punto di ebollizione molto più elevato (197° C) rispetto all''''etanolo'''(78° C), nonostante la differenza di massa molecolare non sia così estrema? '''17.''' Confronta il fenolo con il '''p-metilfenolo''' (p-cresolo). Quale dei due composti è meno acido? Quale effetto elettronico del gruppo metilico spiega questa variazione? '''18.''' Spiega perché il '''terz-butanolo''' (2-metil-2-propanolo) è completamente miscibile in acqua, mentre l''''1-butanolo''' ha una solubilità limitata, nonostante abbiano la stessa formula molecolare (C4​H10​O). '''19.''' Ordina i seguenti composti in base alla loro '''acidità crescente''' (dal meno acido al più acido): a) Cicloesanolo b) Fenolo c) 2,4,6-trinitrofenolo (acido picrico) '''20.''' Cosa succede alla solubilità in acqua di un fenolo se viene trattato con una base forte come '''KOH'''? Descrivi la trasformazione chimica e l'effetto sulla miscibilità. ---- === Soluzioni: === # '''Soluzione:''' L'etanolo può formare '''legami a idrogeno''' intermolecolari grazie al gruppo -OH. L'etere dimetilico, pur essendo polare, non ha idrogeni legati direttamente all'ossigeno e non può formare legami a idrogeno tra le proprie molecole. Le forze di attrazione nell'etanolo sono molto più intense e richiedono più energia (calore) per essere vinte. # '''Soluzione:''' La solubilità dipende dall'equilibrio tra la testa idrofila (-OH) e la coda idrofobica (catena alchilica). Negli alcoli a catena corta, il gruppo -OH prevale. Man mano che la catena carboniosa si allunga, la porzione non polare diventa dominante, impedendo alla molecola di sciogliersi efficacemente tra le molecole d'acqua. # '''Soluzione:''' a) Secondario (OH legato a un carbonio unito ad altri 2 C). b) Terziario (OH legato a un carbonio unito ad altri 3 C). c) Primario (OH legato a un carbonio terminale). d) Primario (Eccezione/Classico: carbonio legato a un solo altro C). # '''Soluzione:''' H₃O⁺ > H₂O > CH₃CH₂OH. L'etanolo è meno acido dell'acqua perché il gruppo alchilico (CH₃CH₂) è debolmente '''elettron-donatore'''(effetto induttivo +I), il che destabilizza la carica negativa sull'ossigeno dello ione alcossido rispetto allo ione idrossido. # '''Soluzione:''' Il '''2,2,2-trifluoroetanolo''' è più acido. Gli atomi di fluoro sono fortemente elettronegativi e attirano densità elettronica (effetto induttivo -I), stabilizzando la carica negativa dello ione alcossido dopo la perdita del protone. # '''Soluzione:''' a) Il fenolo è più acido (più basso è il pK_a, maggiore è l'acidità). b) La carica negativa dello ione fenossido è '''delocalizzata per risonanza'''all'interno dell'anello aromatico (posizioni orto e para). Nello ione etossido, la carica è localizzata esclusivamente sull'ossigeno. # '''Soluzione:''' 2CH₃OH + 2Na --> 2CH₃ONa + H₂. Il prodotto si chiama '''metossido di sodio'''. # '''Soluzione:''' - Ossidazione moderata: '''Propanale''' (un'aldeide). #* Ossidazione energica: '''Acido propanoico''' (un acido carbossilico). # '''Soluzione:''' a) Si forma un '''alchene'''. b) '''Etene''' (comunemente chiamato etilene). # '''Soluzione:''' CH₃CH₂OH₂⁺. Viene chiamato '''ione alcossonio''' (nello specifico, ione etilossonio). Questa reazione dimostra la basicità dell'ossigeno che usa uno dei suoi doppietti solitari per legare il protone. # '''Soluzione:''' L''''1-pentanolo''' ha un punto di ebollizione più alto. Entrambi possono formare legami a idrogeno, ma l'1-pentanolo ha una catena carboniosa più lunga. Questo aumenta la superficie di contatto tra le molecole, rendendo più intense le '''forze di dispersione di London'''(interazioni dipolo indotto-dipolo indotto). Più grande è la molecola, maggiore è l'energia necessaria per separarla dalle vicine. # '''Soluzione:''' Il gruppo nitro (−NO2​) è un forte '''elettron-attrattore''' (sia per effetto induttivo che mesomerico −M).Quando il p-nitrofenolo perde un protone, la carica negativa sullo ione fenossido viene ulteriormente delocalizzata non solo sull'anello aromatico, ma anche sugli atomi di ossigeno del gruppo nitro. Questa maggiore stabilizzazione della base coniugata rende il p-nitrofenolo molto più propenso a cedere il protone rispetto al fenolo. # '''Soluzione:''' '''Glicole etilenico > Metanolo > Cicloesanolo'''. Il glicole etilenico ha due gruppi −OH per soli due atomi di carbonio, permettendo moltissimi legami a idrogeno con l'acqua. Il metanolo è molto solubile ma ha un solo −OH. Il cicloesanolo ha una "coda" idrofobica ingombrante (l'anello a 6 carboni) che scherma l'idrofilia del gruppo ossidrile, rendendolo molto meno solubile dei primi due. # '''Soluzione:''' C6​H5​OH+NaOH→C6​H5​ONa+H2​O. Si forma il '''fenossido di sodio'''. Il fenolo è abbastanza acido (pKa​≈10) da essere deprotonato dallo ione idrossido (OH−). L'etanolo invece è un acido molto più debole (pKa​≈16) dell'acqua (pKa​≈15.7); di conseguenza, l'equilibrio della reazione tra etanolo e NaOH è fortemente spostato verso i reagenti e non avviene in modo significativo. # '''Soluzione:''' Il '''2-cloroetanolo''' è più acido a causa dell''''effetto induttivo attrattore (−I)''' del cloro. L'atomo di cloro è molto elettronegativo. Attraverso i legami sigma, "tira" a sé la densità elettronica, aiutando a disperdere e stabilizzare la carica negativa che si forma sull'ossigeno dopo la perdita del protone. Una base coniugata più stabile deriva sempre da un acido più forte. # '''Soluzione:''' Il glicole etilenico possiede '''due gruppi ossidrilici (-OH)''' per molecola. La presenza di due gruppi -OH raddoppia la capacità della molecola di formare legami a idrogeno intermolecolari rispetto all'etanolo. Questo crea una rete di attrazione molto più robusta nel liquido, richiedendo un'energia termica significativamente superiore per il passaggio allo stato gassoso. # '''Soluzione:''' Il '''p-metilfenolo''' è meno acido del fenolo. Il gruppo metilico (−CH3​) è un gruppo '''elettron-donatore''' per effetto induttivo (+I). Donando densità elettronica verso l'anello, destabilizza la carica negativa dello ione fenossido che si forma dopo la perdita del protone. Una base coniugata meno stabile rende l'acido di partenza meno forte. # '''Soluzione:''' La forma '''sferica/compatta''' del terz-butanolo riduce la superficie della parte idrofobica. L'1-butanolo ha una catena alchilica lineare (lunga e "ingombrante" per l'acqua) che interferisce maggiormente con i legami a idrogeno del solvente. Il terz-butanolo, essendo più compatto e "tondeggiante", espone meno superficie non polare all'acqua, facilitando la sua integrazione nel reticolo del solvente. # '''Soluzione:''' '''Cicloesanolo < Fenolo < 2,4,6-trinitrofenolo'''. Il cicloesanolo è un alcol normale (carica localizzata). Il fenolo stabilizza la carica per risonanza nell'anello. Il 2,4,6-trinitrofenolo ha tre gruppi nitro (−NO2​) fortemente elettron-attrattori che delocalizzano la carica negativa in modo eccezionale, rendendolo quasi forte quanto un acido minerale. # '''Soluzione:''' La solubilità '''aumenta drasticamente''' perché il fenolo si trasforma in un sale (fenossido di potassio).Il fenolo di per sé è poco solubile in acqua. Reagendo con KOH, si trasforma in '''fenossido di potassio''', un composto ionico. Essendo un sale, le interazioni ione-dipolo con l'acqua sono molto più forti dei semplici legami a idrogeno, rendendo il composto estremamente solubile. == Esercizi sulla preparazione di alcoli == === Esercizi sulla preparazione di alcoli === # Qual è il prodotto dell'idratazione acido-catalizzata del '''2-metil-2-butene'''? # Quale alcol si ottiene riducendo il '''propanale''' con NaBH4​? # Se facciamo reagire il '''bromuro di metilmagnesio''' (CH3​MgBr) con la '''formaldeide''' (HCHO), che alcol otteniamo dopo l'idrolisi? # Prevedi il prodotto della reazione di idroborazione-ossidazione dell''''1-metilcicloene'''. # Quale reagente è necessario per convertire il '''cicloesanone''' in '''cicloesanolo'''? # Cosa si ottiene dalla reazione tra '''acetone''' (CH3​COCH3​) e '''bromuro di etilmagnesio''' (CH3​CH2​MgBr)? # L'idratazione dell''''etene''' in ambiente acido produce...? # Quale alchene genera l''''1-metilcicloesanolo''' tramite idratazione secondo Markovnikov? # La riduzione del '''benzaldeide''' con LiAlH4​ porta alla formazione di...? # Quale alcol si forma dalla reazione del '''bromuro di fenilmagnesio''' con l''''acetaldeide'''? # Prevedi il prodotto dell'ossimercuriazione-demercuriazione dell''''1-pentene'''. # Cosa si ottiene riducendo l''''acido butanoico''' con un eccesso di LiAlH4​? # Quale combinazione di Grignard e composto carbonilico useresti per sintetizzare il '''tripolifenilmetanolo'''? # Riducendo il '''2-pentanone''' con NaBH4​, si ottiene un alcol chirale. Qual è il suo nome? # L'idratazione del '''3,3-dimetil-1-butene''' in acido subisce trasposizione? Se sì, quale alcol si forma? # Quale alcol si ottiene trattando l''''ossido di etilene''' (epossido) con il '''reattivo di Grignard''' CH3​MgBr? # Prevedi il prodotto della riduzione dell''''acetofenone'''. # L'idroborazione-ossidazione dello '''stirene''' (C6​H5​CH=CH2​) produce un alcol primario o secondario? # Quale alcol si ottiene dalla reazione tra '''acetato di etile''' (un estere) ed eccesso di CH3​MgBr? # Riducendo il '''butanale''' otteniamo l'1-butanolo. === Soluzioni: === # '''2-metil-2-butanolo''': L'idratazione segue Markovnikov, il gruppo -OH va sul carbonio più sostituito (terziario). # '''1-propanolo''': La riduzione di un'aldeide genera sempre un alcol primario. # '''Etanolo''': Il reattivo di Grignard aggiunge un carbonio alla formaldeide, formando un alcol primario. # '''trans-2-metilcicloesanolo''': Reazione anti-Markovnikov e addizione ''syn''. # '''NaBH4​ o LiAlH4'''​: Entrambi i riducenti convertono il chetone ciclico in alcol secondario. # '''2-metil-2-butanolo''': Un chetone + Grignard = Alcol terziario. # '''Etanolo''': La più semplice sintesi industriale di alcol da alchene. # '''1-metilcicloesene''': Il protone va sul CH dell'alchene, l'acqua sul carbonio terziario. # '''Alcol benzylico''': La riduzione dell'aldeide aromatica non intacca l'anello. # '''1-feniletanolo''': Grignard su acetaldeide produce un alcol secondario con un centro chirale. # '''2-pentanolo''': L'ossimercuriazione è un metodo Markovnikov che evita le trasposizioni dei carbocationi. # '''1-butanolo''': Attenzione: solo LiAlH4​ può ridurre gli acidi carbossilici; NaBH4​ non è abbastanza forte. # '''Benzofenone + Bromuro di fenilmagnesio''': Tre anelli benzenici legati allo stesso carbonio alcolico. # '''2-pentanolo''': Si ottiene una miscela racemica di enantiomeri (R) e (S). # '''2,3-dimetil-2-butanolo''': Avviene trasposizione di idruro/metile per formare il carbocatione terziario più stabile. # '''1-propanolo''': Il reattivo di Grignard attacca il carbonio meno ingombrato dell'epossido, aprendo l'anello. # '''1-feniletanolo''': Riduzione del chetone fenilico. # '''2-feniletanolo (Primario)''': L'idroborazione mette l'OH sul carbonio meno sostituito (terminale). # '''2-metil-2-propanolo''': Gli esteri reagiscono con due equivalenti di Grignard per dare alcoli terziari. # '''No, si ottiene il 2-buten-1-olo''': NaBH4​ è selettivo per il gruppo carbonilico e non riduce i doppi legami isolati o coniugati. [[File:Big red line.jpg|centro]] == Esercizi sulle reazioni di alcoli == ==== Esercizio 1 ==== Scrivi la reazione complessiva di sostituzione nucleofila tra un alcol generico (R-OH) e un alogenuro di idrogeno (HX). Indica chiaramente i prodotti della reazione. ==== Esercizio 2 ==== Ordina i seguenti alcoli in base alla loro reattività decrescente quando vengono convertiti in alogenuri alchilici tramite reazione con idracidi (HX): alcol secondario (2°), metanolo, alcol terziario (3°), alcol primario (1°). ==== Esercizio 3 ==== Qual è l'ordine di reattività degli alogenuri di idrogeno (HCl, HI, HBr) nella conversione degli alcoli in alogenuri alchilici? Quale di questi acido-alogenidrici risulta generalmente poco reattivo? ==== Esercizio 4 ==== Spiega per quale motivo gli alcoli reagiscono efficacemente con l'acido cloridrico (HCl) o l'acido bromidrico (HBr), ma non subiscono alcuna reazione se trattati con sali neutri come il cloruro di sodio (NaCl) o il bromuro di sodio (NaBr). ==== Esercizio 5 ==== Un chimico in laboratorio non dispone di acido bromidrico gassoso (HBr). Descrivi il metodo alternativo indicato nel testo per convertire un alcol primario o secondario in un bromuro alchilico utilizzando reagenti comuni. ==== Esercizio 6 ==== Quali specifiche classi di alcoli (elencane almeno quattro) tendono a seguire un meccanismo di sostituzione di tipo SN1 che prevede la formazione intermedia di un carbocatione? ==== Esercizio 7 ==== Descrivi la struttura dello "ione ossonio" che si forma come intermedio durante la reazione dell'alcol ter-butilico con acido cloridrico. Come può essere interpretato questo ione secondo la teoria acido-base di Lewis? ==== Esercizio 8 ==== Nel meccanismo SN1, perché la protonazione dell'alcol è un passaggio termodinamicamente e cineticamente indispensabile per la successiva fase di dissociazione? Spiega la differenza tra il gruppo uscente iniziale e quello finale. ==== Esercizio 9 ==== Elenca in ordine cronologico i tre passaggi fondamentali che costituiscono il meccanismo completo della sostituzione SN1 di un alcol terziario con un idracido. ==== Esercizio 10 ==== Durante la sintesi di un alogenuro alchilico via SN1, nel mezzo di reazione si formano sia molecole d'acqua che ioni alogenuro. Spiega per quale motivo il carbocatione intermedio si lega prevalentemente all'alogenuro anziché ricombinarsi con l'acqua. ==== Esercizio 11 ==== Spiega per quale motivo chimico il metanolo (CH₃OH) e gli alcoli primari (R-CH₂OH) non possono seguire lo stesso meccanismo SN1 degli alcoli terziari quando vengono convertiti in alogenuri alchilici, e indica quale meccanismo alternativo adottano. ==== Esercizio 12 ==== Descrivi dettagliatamente la dinamica dell'attacco nucleofilo nel meccanismo SN2 applicato al metanolo protonato. Qual è il gruppo uscente che viene allontanato dal carbonio? ==== Esercizio 13 ==== Scrivi la reazione ideale che mostra lo spostamento diretto del gruppo ossidrilico da parte di uno ione bromuro su un alcol non protonato. Spiega, sulla base del testo, perché questa reazione non avviene nella realtà. ==== Esercizio 14 ==== Oltre alla conversione in alogenuri alchilici, gli alcoli possono essere utilizzati per sintetizzare gli alcheni. Come si chiama questo specifico processo chimico, quali legami vengono modificati e quali meccanismi di eliminazione può coinvolgere? ==== Esercizio 15 ==== Quali sono le condizioni sperimentali di base (in termini di reattivi catalizzatori e temperatura) richieste per forzare un alcol a subire la disidratazione per generare un alchene? ==== Esercizio 16 ==== Spiega come varia la temperatura richiesta per la disidratazione degli alcoli in relazione alla struttura dello scheletro carbonioso. Quale classe di alcol necessita di meno energia termica per reagire? ==== Esercizio 17 ==== Associa ciascuna classe di alcol (primario, secondario, terziario) al rispettivo intervallo di temperatura tipico necessario per completare la disidratazione ad alchene. ==== Esercizio 18 ==== Un malfunzionamento del termostato del laboratorio fa sì che un alcol venga riscaldato in ambiente acido a una temperatura sensibilmente inferiore rispetto a quella richiesta per l'eliminazione ad alchene. Quale reazione collaterale si verifica e quale classe di composti organici si genera? ==== Esercizio 19 ==== Il testo cita la "sintesi di Williamson" in merito alla formazione di sottoprodotti. In quale scenario termico della disidratazione degli alcoli viene evocata questa classe di composti? ==== Esercizio 20 ==== Riassumi le due macro-reazioni degli alcoli spiegate nel testo, evidenziando per ciascuna il ruolo del catalizzatore acido. == Soluzioni esercizi sulle reazioni di alcoli == ==== Soluzione dell'Esercizio 1 ==== La reazione complessiva è una sostituzione acido-catalizzata del gruppo ossidrilico con un atomo di alogeno: R-OH + HX (in presenza di catalisi acida) -> R-X + H20 I prodotti ottenuti sono un alogenuro alchilico (R-X) e acqua (H20). ==== Soluzione dell'Esercizio 2 ==== In base a quanto riportato nel testo, l'ordine corretto di reattività decrescente (dal più reattivo al meno reattivo) è: Alcol 3° > Alcol 2° > Alcol 1° > metile (metanolo). ==== Soluzione dell'Esercizio 3 ==== L'ordine di reattività decrescente degli alogenuri di idrogeno è: HI > HBr > HCl L'acido fluoridrico (HF) è l'alogenuro di idrogeno che risulta generalmente poco reattivo in questo tipo di conversioni. ==== Soluzione dell'Esercizio 4 ==== La reazione di conversione degli alcoli richiede obbligatoriamente una catalisi acida. Gli alcoli reagiscono solo con gli alogenuri di idrogeno fortemente acidi perché il protone (H⁺) è fondamentale per protonare il gruppo ossidrilico. I sali come NaCl o NaBr sono specie neutre (non acide) e non possono fornire i protoni necessari all'attivazione del substrato. ==== Soluzione dell'Esercizio 5 ==== Secondo il testo, gli alcoli primari e secondari possono essere convertiti con successo in bromuri (o cloruri) alchilici facendoli reagire con una miscela alternativa composta da un alogenuro di sodio (in questo caso NaBr) e acido solforico (H₂SO₄). Questa miscela genera l'ambiente acido e i nucleofili necessari in situ. ==== Soluzione dell'Esercizio 6 ==== Le classi di alcoli che reagiscono secondo un meccanismo di tipo SN1 con formazione di un carbocatione intermedio sono: # Alcoli secondari # Alcoli terziari # Alcoli allilici # Alcoli benzilici ==== Soluzione dell'Esercizio 7 ==== Lo ione ossonio si forma nel momento in cui l'alcol accetta un protone dall'acido sul doppietto elettronico dell'ossigeno, assumendo una carica positiva: (CH₃)₃C-OH₂⁺. Oltre ad essere il prodotto di protonazione dell'alcol, questo ione può essere formalmente considerato come un complesso acido-base di Lewis tra il carbocatione ter-butilico R⁺ (l'acido di Lewis, accettore di elettroni) e la molecola d'acqua H₂O (la base di Lewis, donatrice di elettroni). ==== Soluzione dell'Esercizio 8 ==== Il gruppo ossidrilico dell'alcol di partenza (-OH) è un cattivo gruppo uscente perché è una base forte (ione idrossido, OH⁻). La protonazione trasforma il gruppo ossidrilico in uno ione ossonio, convertendolo in un ottimo gruppo uscente, ovvero una molecola d'acqua neutra (H₂O). Questo rende il passaggio di dissociazione (la rottura del legame C-O per formare il carbocatione) molto più favorevole. ==== Soluzione dell'Esercizio 9 ==== I tre passaggi fondamentali sono: # Primo passaggio: L'alcol accetta un protone (protonazione dell'alcol ad opera dell'acido per formare lo ione ossonio). # Secondo passaggio: Il gruppo ossidrilico protonato si stacca come gruppo uscente, formando un carbocatione intermedio stabile e una molecola d'acqua. # Terzo passaggio: Il carbocatione reagisce rapidamente con il nucleofilo (lo ione alogenuro X⁻) completando la sostituzione e formando l'alogenuro alchilico. ==== Soluzione dell'Esercizio 10 ==== Il fenomeno è dovuto a fattori cinetici e di forza nucleofila: gli ioni alogenuro sono nucleofili eccellenti, nettamente più forti rispetto alla molecola neutra dell'acqua. Inoltre, la reazione viene condotta introducendo gli ioni alogenuro ad un'alta concentrazione; di conseguenza, la stragrande maggioranza dei carbocationi intercettati reagisce con una coppia di elettroni dell'alogenuro per generare il prodotto finale più stabile. ==== Soluzione dell'Esercizio 11 ==== Il metanolo e gli alcoli primari possiedono una geometria molecolare che non permette la formazione di carbocationi stabili (il carbocatione metilico e i carbocationi primari sono altamente instabili). Di conseguenza, essi non possono subire la dissociazione spontanea del gruppo uscente. Per questo motivo, in condizioni acido-catalizzate, reagiscono seguendo un meccanismo di tipo SN2, che non prevede intermedi carbocationici. ==== Soluzione dell'Esercizio 12 ==== Nel meccanismo SN2 l'acido protona preventivamente il metanolo formando CH₃-OH₂⁺. Successivamente, in un unico passaggio concertato, l'anione alogenuro (nucleofilo forte) attacca il carbonio elettrofilo dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. Questo attacco simultaneo provoca lo spostamento e l'espulsione di una molecola di acqua (H₂O), che funge da ottimo gruppo uscente, portando alla formazione dell'alogenuro alchilico. ==== Soluzione dell'Esercizio 13 ==== La reazione ipotetica prevede l'espulsione diretta dello ione ossidrile: R-OH + Br⁻ -> R-Br + OH⁻ Questa reazione non avviene perché gli ioni alogenuro (sebbene forti come il bromuro o lo ioduro) non hanno una forza nucleofila tale da scalzare direttamente il gruppo ossidrile libero. Lo spostamento diretto implicherebbe la liberazione di uno ione idrossido (OH⁻), il quale è una base fortissima e costituisce di conseguenza un pessimo gruppo uscente. ==== Soluzione dell'Esercizio 14 ==== Il processo si chiama disidratazione degli alcoli. Si tratta di una reazione di eliminazione in cui la molecola dell'alcol perde una molecola d'acqua (composta dal gruppo ossidrilico -OH e da un atomo di idrogeno adiacente), convertendo il legame singolo carbonio-carbonio in un doppio legame (C=C). Questo processo può decorrere attraverso meccanismi di eliminazione di tipo E1 o E2. ==== Soluzione dell'Esercizio 15 ==== La disidratazione degli alcoli per generare alcheni si ottiene combinando due fattori: # La presenza di un acido forte con funzione disidratante e catalitica (il testo cita specificamente l'acido solforico, H₂SO₄, o l'acido fosforico, H₃PO₄). # L'apporto di calore, conducendo la reazione ad alta temperatura. ==== Soluzione dell'Esercizio 16 ==== L'intervallo richiesto di temperatura di reazione diminuisce drasticamente con l'aumentare della sostituzione del carbonio che lega il gruppo ossidrilico (il carbonio alfa). Di conseguenza, gli alcoli terziari (i più sostituiti) sono i più facili da disidratare e necessitano di molta meno energia termica rispetto agli alcoli secondari e primari. ==== Soluzione dell'Esercizio 17 ==== In base ai dati forniti dal testo, le temperature tipiche sono associate come segue: * Alcoli primari: richiedono le temperature più alte, comprese tra 170°C e 180°C. * Alcoli secondari: richiedono temperature intermedie, comprese tra 100°C e 140°C. * Alcoli terziari: richiedono le temperature più basse, comprese tra 25°C e 80°C. ==== Soluzione dell'Esercizio 18 ==== Se la temperatura impostata non è abbastanza alta da favorire la disidratazione intramolecolare ad alchene, le molecole di alcol subiscono una reazione intermolecolare. Gli alcoli reagiscono tra loro formando eteri come prodotto principale anziché eliminare acqua per formare il doppio legame. ==== Soluzione dell'Esercizio 19 ==== La formazione di eteri (di cui la sintesi di Williamson rappresenta un esempio classico di generazione del legame C-O-C) viene evocata quando si tenta di disidratare un alcol ma si opera a temperature insufficienti o non abbastanza alte da consentire il decorso dei meccanismi di eliminazione E1/E2 verso gli alcheni. ==== Soluzione dell'Esercizio 20 ==== Le due macro-reazioni descritte presentano le seguenti caratteristiche: # Conversione in alogenuri alchilici (SN1 / SN2): L'alcol reagisce con HX o NaX/H₂SO₄. Il ruolo dell'acido è protonare il gruppo -OH trasformandolo nel buon gruppo uscente H₂O, permettendo l'attacco dell'alogenuro nucleofilo. # Disidratazione ad alcheni (E1 / E2): L'alcol viene riscaldato ad alte temperature con H₂SO₄ o H₃PO₄. Il ruolo dell'acido è sempre la protonazione dell'ossidrile per facilitare l'eliminazione di una molecola d'acqua e la formazione del doppio legame carbonio-carbonio. == Ossidazione di alcoli == ==== Esercizio 1 ==== Nella chimica organica, gli stati di ossidazione non descrivono la carica reale di un atomo. Spiega qual è la loro reale funzione e come viene interpretato il fenomeno in cui un atomo di carbonio perde densità elettronica. ==== Esercizio 2 ==== Enuncia le tre regole fondamentali descritte nel testo per determinare lo stato di ossidazione di un atomo di carbonio in base alla natura dei suoi legami chimici. ==== Esercizio 3 ==== Qual è il modo più semplice e visivo indicato nel testo per stabilire se un atomo di carbonio ha subito un'ossidazione, prendendo come esempio la conversione di un alcol a chetone o aldeide? ==== Esercizio 4 ==== Compila uno schema riassuntivo che indichi il comportamento generale delle tre classi di alcoli (primari, secondari e terziari) quando vengono sottoposti a una reazione di ossidazione generale. ==== Esercizio 5 ==== Spiega la natura di una reazione di ossido-riduzione (redox) applicata agli alcoli e descrivi cosa accade al triossido di cromo (CrO₃) quando viene utilizzato per convertire un alcol secondario in chetone. ==== Esercizio 6 ==== Che cos'è il "reattivo di Jones" e attraverso quale procedura di laboratorio viene comunemente preparato secondo il testo? ==== Esercizio 7 ==== Elenca i tre forti agenti ossidanti inorganici menzionati nel testo che convertono gli alcoli primari direttamente in acidi carbossilici e gli alcoli secondari in chetoni. ==== Esercizio 8 ==== Prevedi i prodotti delle seguenti tre reazioni di ossidazione condotte con ossidanti forti come Na₂Cr₂O₇ o KMnO₄: Ossidazione dell'alcol benzilico Ossidazione del 2-pentanolo Ossidazione di un alcol terziario generico ==== Esercizio 9 ==== Cos'è il PCC, qual è la sua caratteristica principale rispetto all'acido cromico e come si comporta quando reagisce rispettivamente con alcoli primari e secondari? ==== Esercizio 10 ==== Quali sono i sottoprodotti chimici derivanti dall'utilizzo del clorocromato di piridinio (PCC) come agente ossidante degli alcoli? ==== Esercizio 11 ==== Identifica il prodotto finale delle seguenti trasformazioni chimiche guidate dal PCC: 2-feniletanolo + PCC -> ? Cicloesanolo + PCC -> ? ==== Esercizio 12 ==== Cos'è il periodinano di Dess-Martin (DMP), da chi prende il nome e in quale specifico solvente di laboratorio viene comunemente impiegato? ==== Esercizio 13 ==== Per quali motivi pratici e operativi nei laboratori moderni di chimica si tende a sostituire il tossico e acido PCC con il periodinano di Dess-Martin (DMP) per produrre aldeidi? ==== Esercizio 14 ==== Completa le seguenti reazioni indicando il prodotto ottenuto mediante l'uso del periodinano di Dess-Martin (DMP): Cicloesanolo + DMP -> ? Alcol benzilico + DMP -> ? ==== Esercizio 15 ==== Per quale motivo le ossidazioni biologiche degli alcoli che avvengono all'interno degli organismi viventi non possono sfruttare i classici reagenti di laboratorio come l'acido cromico o il KMnO₄? Quali sono le condizioni in cui operano? ==== Esercizio 16 ==== Spiega cos'è il NAD⁺, a quale classe di composti biologici appartiene e qual è il suo meccanismo chimico di azione quando ossida il carbonio alfa (α) di un alcol. ==== Esercizio 17 ==== Quando il NAD⁺ svolge la sua funzione ossidante e si riduce a NADH, in quale esatta posizione dell'anello piridinico si addiziona lo ione idruro e quale importante risvolto stereochimico comporta questo attacco? ==== Esercizio 18 ==== Descrivi le fasi molecolari dell'ossidazione biologica dell'acido L-lattico ad acido piruvico (acido 2-ossopropanoico). Cosa fa la base e come si genera il doppio legame carbonilico? ==== Esercizio 19 ==== L'enzima lattato deidrogenasi mostra una straordinaria specificità di substrato. Spiega cosa accade se nel mezzo biologico è presente l'enantiomero D dell'acido lattico anziché l'enantiomero L. ==== Esercizio 20 ==== All'interno del ciclo dell'acido citrico di Krebs avviene l'ossidazione biologica dell'acido L-2-idrossibutandioico (acido L-malico). Qual è il prodotto finale di questa specifica ossidazione enzimatica mediata dal NAD⁺? == Soluzioni esercizi sull'ossidazione di alcoli == ==== Soluzione dell'Esercizio 1: ==== Il formalismo dello stato di ossidazione serve a tenere traccia degli elettroni all'interno delle molecole organiche durante una reazione, indicando quanti elettroni un atomo ha formalmente guadagnato o perso. Quando un atomo di carbonio perde densità elettronica, significa che il carbonio stesso si è ossidato. ==== Soluzione dell'Esercizio 2: ==== Le tre regole fondamentali sono: # Un legame C–C non modifica lo stato di ossidazione del carbonio (un carbonio legato a quattro carboni ha uno stato di ossidazione pari a zero). # Ogni legame C–H diminuisce di 1 lo stato di ossidazione del carbonio. # Ogni legame C–X aumenta di 1 lo stato di ossidazione del carbonio, dove X è un elemento più elettronegativo come ossigeno, azoto, zolfo o un alogeno. ==== Soluzione dell'Esercizio 3: ==== Il modo più semplice consiste nel verificare se il carbonio ha perso un legame con un idrogeno e, contemporaneamente, ne ha acquistato uno con un ossigeno. Nell'ossidazione di un alcol a chetone o aldeide, infatti, si assiste proprio alla perdita di un legame C–H e all'acquisto di un nuovo legame con l'ossigeno per formare il gruppo carbonilico C=O. ==== Soluzione dell'Esercizio 4: ==== Il comportamento generale descritto nel testo è il seguente: * Alcoli primari: possono essere convertiti in aldeidi o in acidi carbossilici, a seconda della forza del reagente ossidante impiegato. * Alcoli secondari: vengono ossidati per produrre chetoni. * Alcoli terziari: non subiscono la reazione, in quanto sono generalmente resistenti all'ossidazione. ==== Soluzione dell'Esercizio 5: ==== Le reazioni redox avvengono sempre in coppia: affinché un alcol possa ossidarsi, deve consumarsi un agente ossidante che di contro si riduce. Quando si utilizza il triossido di cromo (CrO₃) su un alcol secondario, l'alcol si ossida a chetone, mentre il CrO₃ agisce da agente ossidante e si riduce chimicamente a H₂CrO₃. ==== Soluzione dell'Esercizio 6: ==== Il reattivo di Jones è un comune e potente agente ossidante a base di acido cromico (H₂CrO₄). Viene preparato in laboratorio aggiungendo del triossido di cromo (CrO₃) ad acido solforico acquoso. ==== Soluzione dell'Esercizio 7: ==== I tre agenti ossidanti inorganici citati sono: # Acido cromico (H₂CrO₄) / Reattivo di Jones # Permanganato di potassio (KMnO₄) # Bicromato di sodio (Na₂Cr₂O₇) ==== Soluzione dell'Esercizio 8: ==== I prodotti rispettivi sono: # L'alcol benzilico (alcol primario) viene ossidato ad acido benzoico (acido carbossilico). # Il 2-pentanolo (alcol secondario) viene ossidato a 2-pentanone (chetone). # L'alcol terziario non reagisce (mostra resistenza all'ossidazione). ==== Soluzione dell'Esercizio 9: ==== Il PCC (clorocromato di piridinio) è un agente ossidante più delicato dell'acido cromico. La sua caratteristica principale è che si ferma al primo gradino della scala di ossidazione e non ossida le aldeidi in acidi carbossilici. Di conseguenza: * Trasforma gli alcoli primari in aldeidi. * Trasforma gli alcoli secondari in chetoni. ==== Soluzione dell'Esercizio 10: ==== I sottoprodotti generati dalla reazione con PCC sono composti a base di cromo ridotto, specificamente Cr(IV), e il cloruro di piridinio. ==== Soluzione dell'Esercizio 11: ==== I prodotti ottenuti sono: # Il 2-feniletanolo è un alcol primario, quindi l'ossidazione delicata con PCC produce fenilacetaldeide (un'aldeide). # Il cicloesanolo è un alcol secondario, di conseguenza l'ossidazione porta alla formazione di cicloesanone (un chetone). ==== Soluzione dell'Esercizio 12: ==== Il periodinano di Dess-Martin (DMP) è un agente ossidante per alcoli che prende il nome dai chimici Daniel Dess e James Martin, che lo svilupparono nel 1983. Viene comunemente utilizzato in laboratorio disciolto in un solvente organico chiamato diclorometano. ==== Soluzione dell'Esercizio 13: ==== Il DMP presenta diversi vantaggi pratici rispetto al PCC: permette di ottenere rese di reazione più elevate e richiede condizioni sperimentali molto meno rigorose, lavorando a temperature di reazione inferiori e in un mezzo non acido. ==== Soluzione dell'Esercizio 14: ==== I prodotti delle reazioni con DMP sono: # Dal cicloesanolo (alcol secondario) si ottiene il cicloesanone (chetone). # Dall'alcol benzilico (alcol primario) si ottiene la benzaldeide (aldeide). ==== Soluzione dell'Esercizio 15: ==== I sistemi biologici non possono tollerare le condizioni estreme di pH (fortemente acide o basiche) e i forti ossidanti inorganici usati in laboratorio, che risulterebbero distruttivi per le cellule. Le ossidazioni biologiche avvengono invece a valori di pH quasi neutri, in condizioni blande, e richiedono tassativamente la presenza di catalizzatori proteici specifici chiamati enzimi (in genere deidrogenasi). ==== Soluzione dell'Esercizio 16: ==== Il NAD⁺ (nicotinammide adenina dinucleotide) è un coenzima appartenente al gruppo dei nucleotidi piridinici che agisce come agente ossidante biologico. Il suo meccanismo consiste nell'accettare uno ione idruro (H:⁻, equivalente a un protone e due elettroni, H⁺ + 2e⁻) proveniente direttamente dal carbonio α dell'alcol che si sta ossidando. ==== Soluzione dell'Esercizio 17: ==== Lo ione idruro si aggiunge specificamente in posizione 4 dell'anello piridinico del NAD⁺. Questo trasferimento è altamente stereospecifico: l'idruro si addiziona esclusivamente sulla faccia Re dell'anello, conferendo al NADH ottenuto una ben precisa configurazione geometrica nota come stereochimica pro-R. ==== Soluzione dell'Esercizio 18: ==== Durante la reazione di ossidazione dell'acido L-lattico, una base rimuove l'idrogeno legato all'ossigeno dell'alcol. Lo ione alcolato che si viene a formare utilizza la sua densità elettronica per costituire il doppio legame C=O; questo movimento elettronico provoca l'espulsione e il contestuale trasferimento di uno ione idruro (H:⁻) dal carbonio verso il coenzima NAD⁺, che si riduce. ==== Soluzione dell'Esercizio 19: ==== L'enzima lattato deidrogenasi è un catalizzatore altamente stereospecifico che funziona esclusivamente con l'enantiomero L dell'acido lattico. Se venisse introdotto l'enantiomero D, l'enzima non sarebbe in grado di catalizzare la reazione e l'ossidazione non avrebbe luogo. ==== Soluzione dell'Esercizio 20: ==== L'ossidazione biologica dell'acido L-malico (catalizzata da un enzima deidrogenasi specifico che riconosce solo la forma L) porta alla formazione dell'acido 2-ossobutandioico, comunemente noto come acido ossalacetico. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/17%3A_Alcohols_and_Phenols Alcoli e fenoli] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche ao6vd2ev3r8djn1sr09wk79hkn03wux 498390 498389 2026-05-24T14:21:24Z Hippias 18281 non più da aiutare 498390 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Nomenclatura degli alcoli e dei fenoli == '''Esercizio 1''' Indica le tre regole fondamentali della nomenclatura IUPAC degli alcoli, nell'ordine in cui vanno applicate. '''Esercizio 2''' Assegna il nome IUPAC ai seguenti alcoli: a) CH₃OH b) CH₃CH₂OH c) CH₃CH₂CH₂OH d) CH₃CH₂CH₂CH₂OH '''Esercizio 3''' Assegna il nome IUPAC ai seguenti alcoli ramificati: a) CH₃CH(OH)CH₃ b) CH₃CH(OH)CH₂CH₃ c) (CH₃)₃COH '''Esercizio 4''' Classifica i seguenti alcoli come primari, secondari o terziari, spiegando il criterio usato. a) CH₃CH₂OH b) CH₃CH(OH)CH₃ c) (CH₃)₃COH d) CH₃CH(OH)CH₂CH₃ '''Esercizio 5''' Scrivi la formula di struttura condensata dei seguenti composti: a) 2-butanolo b) 3-metil-1-butanolo c) 2-metil-2-propanolo d) cicloesanolo '''Esercizio 6''' I seguenti nomi sono sbagliati. Individua l'errore in ciascuno e scrivi il nome corretto. a) "3-butanolo" per il composto CH₃CH₂CH(OH)CH₃ b) "1-metil-1-propanolo" per il composto CH₃CH₂CH(OH)CH₃ c) "2-metil-4-butanolo" per il composto (CH₃)₂CHCH₂OH '''Esercizio 7''' Assegna il nome IUPAC ai seguenti dioli e polioli: a) HOCH₂CH₂OH b) HOCH₂CH(OH)CH₂OH c) CH₃CH(OH)CH(OH)CH₃ '''Esercizio 8''' Come si chiama il composto HOCH₂CH₂OH? Viene usato nella vita quotidiana: in quale settore e con quale nome comune? '''Esercizio 9''' Spiega la differenza strutturale tra un alcolo e un fenolo. Perché questa differenza è importante dal punto di vista della nomenclatura? '''Esercizio 10''' Assegna il nome IUPAC ai seguenti fenoli: a) C₆H₅OH b) 4-CH₃–C₆H₄–OH c) C₆H₄(OH)₂ con i due gruppi —OH in posizione 1 e 2 d) 3-NO₂–C₆H₄–OH '''Esercizio 11''' Scrivi la formula condensata dei seguenti fenoli a partire dal nome: a) 2-clorofenolo b) 4-metilfenolo c) 2,4-dinitrofenolo d) 3-bromofenolo '''Esercizio 12''' Completa la tabella assegnando il nome IUPAC o la formula mancante: Formula Nome IUPAC CH₃CH₂CH(OH)CH₂CH₃ ? (CH₃)₂CHOH ? ? 1-pentanolo ? 2-metil-2-butanolo C₆H₅OH ? ? 4-nitrofenolo '''Esercizio 13''' Vero o Falso? Motiva la risposta. a) Il metanolo è un alcol secondario. b) Nella nomenclatura IUPAC, il gruppo —OH riceve sempre il numero più basso possibile. c) Il fenolo è un alcol aromatico. d) "2-propanolo" e "propan-2-olo" sono due nomi diversi per lo stesso composto. '''Esercizio 14''' Indica il nome comune (non IUPAC) dei seguenti alcoli e specifica in quale contesto vengono normalmente usati: a) CH₃OH b) CH₃CH₂OH c) CH₃CH(OH)CH₃ d) (CH₃)₃COH '''Esercizio 15''' I seguenti tre composti hanno tutti formula molecolare C₄H₁₀O. Assegna a ciascuno il nome IUPAC e classificalo come alcol primario, secondario o terziario. a) CH₃CH₂CH₂CH₂OH b) CH₃CH₂CH(OH)CH₃ c) (CH₃)₃COH '''Esercizio 16''' Spiega come si nomina in IUPAC un fenolo bisostituito. Poi assegna il nome ai seguenti composti usando sia la numerazione che i prefissi orto, meta, para: a) —OH in posizione 1, —Cl in posizione 2 b) —OH in posizione 1, —CH₃ in posizione 4 c) —OH in posizione 1, —NO₂ in posizione 3 '''Esercizio 17''' Assegna il nome IUPAC ai seguenti alcoli ciclici: a) Anello a 6 carboni con —OH su un carbonio dell'anello. b) Anello a 6 carboni con —OH e —CH₃ entrambi sullo stesso carbonio (C1). c) Anello a 5 carboni con —OH in C1 e un doppio legame tra C2 e C3. '''Esercizio 18''' Un alcol ha formula molecolare C₅H₁₂O, è primario, ha la catena principale di 4 carboni e presenta una ramificazione metilica in posizione 3. Di quale composto si tratta? Scrivi la formula condensata e il nome IUPAC. '''Esercizio 19''' Collega ciascun composto nella colonna sinistra al nome corretto nella colonna destra: Composto Nome CH₃CH₂CH₂OH 2-propanolo (CH₃)₂CHOH 1-propanolo C₆H₅OH 2-metil-1-propanolo (CH₃)₂CHCH₂OH fenolo '''Esercizio 20''' Tre composti hanno formula molecolare C₇H₈O: il benzil alcol (C₆H₅CH₂OH), il cresolo (CH₃–C₆H₄–OH) e il cicloepta-2,4,6-trien-1-olo. Solo uno di questi è un fenolo. Quale? Spiega la differenza strutturale tra i tre e perché solo uno merita il nome di fenolo. == Soluzioni == '''Soluzione esercizio 1''' Le tre regole fondamentali della nomenclatura IUPAC degli alcoli sono: Identificare la catena principale: si sceglie la catena carboniosa più lunga che contiene il gruppo —OH. Modificare il suffisso: si rimuove la desinenza finale del nome dell'alcano corrispondente e si aggiunge il suffisso -olo. Numerare la catena: si numera la catena in modo che il carbonio che porta il gruppo —OH riceva il numero più basso possibile. Il numero di posizione si pone immediatamente prima del suffisso (es. propan-2-olo) oppure, nella notazione tradizionale ancora accettata, prima del nome (es. 2-propanolo). '''Soluzione esercizio 2''' a) CH₃OH → metanolo (catena di 1 carbonio) b) CH₃CH₂OH → etanolo (catena di 2 carboni) c) CH₃CH₂CH₂OH → 1-propanolo (catena di 3 carboni, —OH sul C1) d) CH₃CH₂CH₂CH₂OH → 1-butanolo (catena di 4 carboni, —OH sul C1) '''Soluzione esercizio 3''' a) CH₃CH(OH)CH₃ → 2-propanolo (catena di 3 carboni, —OH sul C2) b) CH₃CH(OH)CH₂CH₃ → 2-butanolo (catena di 4 carboni, —OH sul C2) c) (CH₃)₃COH → 2-metil-2-propanolo (catena principale di 3 carboni, un metile in C2, —OH in C2). Nome comune: alcol terz-butilico. '''Soluzione esercizio 4''' Un alcol è primario se il carbonio che porta —OH è legato a un solo altro carbonio; secondario se è legato a due; terziario se è legato a tre. a) CH₃CH₂OH → primario (il C con —OH è legato a un solo altro C) b) CH₃CH(OH)CH₃ → secondario (il C con —OH è legato a due C) c) (CH₃)₃COH → terziario (il C con —OH è legato a tre C) d) CH₃CH(OH)CH₂CH₃ → secondario (il C con —OH è legato a due C) '''Soluzione esercizio 5''' a) 2-butanolo → CH₃CH(OH)CH₂CH₃ b) 3-metil-1-butanolo → (CH₃)₂CHCH₂CH₂OH (catena di 4 C con metile in C3, —OH in C1) c) 2-metil-2-propanolo → (CH₃)₃COH d) cicloesanolo → anello a sei carboni con —OH su uno dei carboni dell'anello (il C con —OH è convenzionalmente il C1) '''Soluzione esercizio 6''' a) "3-butanolo" per CH₃CH₂CH(OH)CH₃ → Errore: numerare dal lato che dà il numero più basso all'—OH. Contando da sinistra l'—OH è sul C3; contando da destra è sul C2. Si sceglie il numero più basso. Nome corretto: 2-butanolo. b) "1-metil-1-propanolo" per CH₃CH₂CH(OH)CH₃ → Errore: la catena principale più lunga che contiene —OH ha 4 carboni, non 3. Non serve indicare un "metile": è semplicemente il 2-butanolo. Nome corretto: 2-butanolo. c) "2-metil-4-butanolo" per (CH₃)₂CHCH₂OH → Errore: la catena principale più lunga che contiene —OH ha 3 carboni (butanolo avrebbe 4 C nella catena principale). La struttura corretta si legge come: catena di 3 C con metile in C2 e —OH in C1. Nome corretto: 2-metil-1-propanolo. '''Soluzione esercizio 7''' a) HOCH₂CH₂OH → 1,2-etandiolo (o etandiolo). Nota: nei dioli si mantiene la vocale finale dell'alcano e si aggiunge il suffisso -diolo con i due numeri di posizione. Nome comune: glicole etilenico. b) HOCH₂CH(OH)CH₂OH → 1,2,3-propantriolo (o propan-1,2,3-triolo). Nome comune: glicerina (glicerolo). c) CH₃CH(OH)CH(OH)CH₃ → 2,3-butandiolo (catena di 4 carboni, —OH sui C2 e C3). '''Soluzione esercizio 8''' Il composto HOCH₂CH₂OH si chiama 1,2-etandiolo (nome IUPAC). Il suo nome comune è glicole etilenico. È usato principalmente come antigelo nei radiatori delle automobili e come monomero nella produzione del PET (polietilentereftalato), il polimero delle bottiglie di plastica. '''Soluzione esercizio 9''' Un alcol ha il gruppo —OH legato a un carbonio alifatico sp³ (non aromatico): formula generale R–OH. Un fenolo ha il gruppo —OH legato direttamente a un carbonio dell'anello benzenico sp²: formula generale Ar–OH. Questa differenza strutturale è fondamentale per la nomenclatura: per i fenoli si usa come nome base la parola "fenolo" (e non "benzene"), e il carbonio che porta —OH è per convenzione il C1 dell'anello. Cambia anche la reattività: i fenoli sono molto più acidi degli alcoli (pKa ≈ 10 contro ≈ 16), poiché la carica negativa dello ione fenossido è stabilizzata per risonanza dall'anello aromatico. '''Soluzione esercizio 10''' a) C₆H₅OH → fenolo (nome IUPAC accettato come nome base per questo composto) b) 4-CH₃–C₆H₄–OH → 4-metilfenolo (nome comune: p-cresolo) c) C₆H₄(OH)₂ in posizione 1,2 → benzene-1,2-diolo (nome comune: pirocatecolo) d) 3-NO₂–C₆H₄–OH → 3-nitrofenolo (nome comune: m-nitrofenolo) '''Soluzione esercizio 11''' a) 2-clorofenolo → 2-ClC₆H₄OH (—OH in C1, —Cl in C2; nome comune: o-clorofenolo) b) 4-metilfenolo → 4-CH₃C₆H₄OH (—OH in C1, —CH₃ in C4; nome comune: p-cresolo) c) 2,4-dinitrofenolo → 2,4-(NO₂)₂C₆H₃OH (—OH in C1, —NO₂ in C2 e in C4) d) 3-bromofenolo → 3-BrC₆H₄OH (—OH in C1, —Br in C3; nome comune: m-bromofenolo) '''Soluzione esercizio 12''' Formula Nome IUPAC CH₃CH₂CH(OH)CH₂CH₃ 3-pentanolo (CH₃)₂CHOH 2-propanolo CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂OH 1-pentanolo CH₃C(CH₃)(OH)CH₂CH₃ 2-metil-2-butanolo C₆H₅OH fenolo 4-NO₂–C₆H₄–OH 4-nitrofenolo '''Soluzione esercizio 13''' a) Falso. Il metanolo (CH₃OH) è un alcol primario: il carbonio che porta —OH non è legato ad altri carboni (è l'unico carbonio della molecola). Il termine "secondario" si applica solo quando il C con —OH è legato ad altri due carboni. b) Vero. La numerazione della catena principale si sceglie sempre in modo da assegnare al gruppo —OH il numero più basso possibile. Questa regola ha priorità sulla numerazione dei sostituenti. c) Falso. Il fenolo non è classificato come un alcol. La distinzione fondamentale è che negli alcoli il gruppo —OH è su un carbonio sp³ alifatico, mentre nel fenolo è su un carbonio sp² aromatico. La diversa ibridazione cambia completamente le proprietà chimiche e la nomenclatura. d) Vero. Sono due notazioni IUPAC equivalenti per lo stesso composto. Nella notazione tradizionale il numero di posizione precede l'intero nome (2-propanolo); nella notazione più recente precede il suffisso (propan-2-olo). Entrambe sono accettate. '''Soluzione esercizio 14''' a) CH₃OH → nome comune alcol metilico (o metanolo, già nome IUPAC). Storicamente detto "alcol di legno" perché si otteneva dalla distillazione del legno. Usato come solvente industriale; è tossico e non va confuso con l'etanolo. b) CH₃CH₂OH → nome comune alcol etilico. È il componente delle bevande alcoliche (vino, birra, superalcolici) e viene usato come disinfettante al 70%. c) CH₃CH(OH)CH₃ → nome comune alcol isopropilico (o isopropanolo). Usato come disinfettante cutaneo e come solvente in cosmetica e laboratorio. d) (CH₃)₃COH → nome comune alcol terz-butilico (o terz-butanolo). Meno comune nella vita quotidiana; usato in laboratorio come solvente e come additivo per la benzina. '''Soluzione esercizio 15''' a) CH₃CH₂CH₂CH₂OH → 1-butanolo — alcol primario (—OH sul C terminale C1) b) CH₃CH₂CH(OH)CH₃ → 2-butanolo — alcol secondario (—OH sul C2) c) (CH₃)₃COH → 2-metil-2-propanolo — alcol terziario (—OH sul C quaternario) Tutti e tre hanno formula molecolare C₄H₁₀O ma strutture diverse: sono isomeri di struttura (isomeri costituzionali). '''Soluzione esercizio 16''' Per i fenoli bisostituiti il carbonio che porta —OH è il C1, e si numera l'anello in modo da assegnare i numeri più bassi possibili agli altri sostituenti. Per i derivati bisostituiti è ammesso anche l'uso dei prefissi orto (posizioni 1,2), meta (1,3) e para (1,4). a) —OH in 1, —Cl in 2 → 2-clorofenolo (o o-clorofenolo) b) —OH in 1, —CH₃ in 4 → 4-metilfenolo (o p-metilfenolo, nome comune p-cresolo) c) —OH in 1, —NO₂ in 3 → 3-nitrofenolo (o m-nitrofenolo) '''Soluzione esercizio 17''' a) Anello a 6 carboni con —OH su un C dell'anello → cicloesanolo. Il C che porta —OH è il C1 per convenzione; non serve indicare la posizione perché è implicita. b) Anello a 6 carboni con —OH e —CH₃ entrambi sul C1 → 1-metilcicloesanolo. È un alcol terziario (il C1 è legato a due carboni dell'anello e al metile). c) Anello a 5 carboni con —OH in C1 e doppio legame tra C2 e C3 → ciclopent-2-en-1-olo. Quando coesistono un doppio legame e un gruppo —OH, si numera dando la priorità alla posizione più bassa per —OH, poi si indica il doppio legame. '''Soluzione esercizio 18''' Le caratteristiche indicate — alcol primario, catena principale di 4 carboni, ramificazione metilica in C3, formula C₅H₁₂O — portano al composto: Formula condensata: (CH₃)₂CHCH₂CH₂OH Nome IUPAC: 3-metil-1-butanolo La catena principale è di 4 carboni (butanolo), con —OH in C1 (alcol primario) e un metile in C3. Il quinto carbonio è il metile ramificato. '''Soluzione esercizio 19''' Composto Nome corretto CH₃CH₂CH₂OH 1-propanolo (CH₃)₂CHOH 2-propanolo C₆H₅OH fenolo (CH₃)₂CHCH₂OH 2-metil-1-propanolo '''Soluzione esercizio 20''' I tre composti si distinguono così: Cresolo (CH₃–C₆H₄–OH): il gruppo —OH è legato direttamente all'anello benzenico su un carbonio sp². È il solo dei tre a essere un fenolo. Il nome IUPAC è 4-metilfenolo (o 2- o 3-metilfenolo, a seconda della posizione del metile). Il nome base è "fenolo" perché il gruppo —OH è su un carbonio aromatico. Alcol benzilico (C₆H₅CH₂OH): il gruppo —OH è legato a un carbonio sp³ esterno all'anello (il gruppo –CH₂–). Non è un fenolo ma un alcol primario. Il nome IUPAC è fenilmetanolo. L'anello aromatico è solo un sostituente (fenile) della catena alifatica che porta il gruppo —OH. Cicloepta-2,4,6-trien-1-olo: ha un anello a 7 carboni con tre doppi legami e un —OH su un carbonio sp³. Non è aromatico (non rispetta la regola di Hückel per 7 carboni) e il gruppo —OH è su un carbonio non aromatico. È un alcol ciclico alchilico, non un fenolo. La distinzione chiave è quindi: fenolo = —OH su carbonio aromatico sp²; alcol = —OH su carbonio alifatico sp³, indipendentemente dalla presenza o meno di un anello. == Esercizi sulle proprietà di alcoli e fenoli == '''1.''' Confronta l'etere dimetilico (CH<small>₃</small>OCH₃) e l'etanolo (CH₃CH₂OH). Entrambi hanno la stessa formula molecolare (C₂H₆O), ma uno dei due ha un punto di ebollizione molto più alto (circa 78° C contro -24° C). '''2.''' Perché il metanolo e l'etanolo sono completamente miscibili in acqua, mentre l'1-butanolo ha una solubilità limitata (circa 7.3 g/100 mL) e l'1-ottanolo è quasi insolubile? '''3.'''Classifica i seguenti alcoli come primari, secondari o terziari: a) 2-propanolo b) 2-metil-2-butanolo c) 1-pentanolo d) Etanolo '''4.''' Ordina in senso decrescente di acidità (dal più acido al meno acido) le seguenti specie: ione idronio (H₃O⁺), acqua (H_{2<big>O</big>}), etanolo (CH₃CH₂OH). Giustifica brevemente la posizione dell'etanolo rispetto all'acqua. '''5.''' Confronta l'etanolo (CH₃CH₂OH) e il 2,2,2-trifluoroetanolo (CF₃CH₂OH). Quale dei due composti è più acido? Quale effetto elettronico spiega questa differenza? '''6.''' Il fenolo ha un pK_a di circa 10, mentre l'etanolo ha un pK_a di circa 16. a) Quale dei due è più acido? b) Spiega perché lo ione fenossido è più stabile dello ione etossido facendo riferimento alla delocalizzazione elettronica. '''7.'''Scrivi la reazione bilanciata tra il metanolo (CH₃OH) e il sodio metallico (Na). Come si chiama il prodotto organico che si forma? '''8.'''Prevedi il prodotto principale dell'ossidazione moderata (es. con PCC) e dell'ossidazione energica (es. con KMnO₄) del seguente alcol: '''1-propanolo'''. '''9.''' In presenza di acido solforico caldo (H₂SO₄), l'etanolo subisce una reazione di disidratazione. a) Che tipo di composto organico si forma? b) Qual è il nome IUPAC del prodotto? '''10.''' Gli alcoli possono comportarsi sia da acidi che da basi. Scrivi la formula del prodotto che si ottiene quando l'etanolo agisce come base di Lewis reagendo con un acido forte (H⁺). Come viene chiamato questo ione? '''11.''' Confronta il punto di ebollizione dell'1-butanolo (CH3​CH2​CH2​CH2​OH) e dell'1-pentanolo (CH3​CH2​CH2​CH2​CH2​OH). Quale dei due ha il valore più alto e quale forza intermolecolare, oltre al legame a idrogeno, giustifica questa differenza? '''12.''' Perché il p-nitrofenolo (un fenolo con un gruppo −NO2​ in posizione para) è significativamente più acido del fenolo semplice? Fai riferimento agli effetti elettronici sul gruppo nitro. '''13.''' Classifica i seguenti composti in ordine di solubilità decrescente in acqua: a) Metanolo (CH3​OH) b) Cicloesanolo (C6​H11​OH) c) Glicole etilenico (HOCH2​CH2​OH) '''14.''' Cosa accade quando il fenolo reagisce con una soluzione di '''idrossido di sodio (NaOH)'''? Scrivi la reazione e spiega perché l'etanolo non reagisce allo stesso modo con questa base. '''15.''' Il '''2-cloroetanolo''' (Cl−CH2​CH2​OH) ha un pKa​ di circa 14.3, mentre l'etanolo ha un pKa​ di circa 16. Spiega questa differenza di acidità basandoti sulla stabilità della base coniugata. '''16.''' Perché l''''1,2-etandiolo''' (glicole etilenico) ha un punto di ebollizione molto più elevato (197° C) rispetto all''''etanolo'''(78° C), nonostante la differenza di massa molecolare non sia così estrema? '''17.''' Confronta il fenolo con il '''p-metilfenolo''' (p-cresolo). Quale dei due composti è meno acido? Quale effetto elettronico del gruppo metilico spiega questa variazione? '''18.''' Spiega perché il '''terz-butanolo''' (2-metil-2-propanolo) è completamente miscibile in acqua, mentre l''''1-butanolo''' ha una solubilità limitata, nonostante abbiano la stessa formula molecolare (C4​H10​O). '''19.''' Ordina i seguenti composti in base alla loro '''acidità crescente''' (dal meno acido al più acido): a) Cicloesanolo b) Fenolo c) 2,4,6-trinitrofenolo (acido picrico) '''20.''' Cosa succede alla solubilità in acqua di un fenolo se viene trattato con una base forte come '''KOH'''? Descrivi la trasformazione chimica e l'effetto sulla miscibilità. ---- === Soluzioni: === # '''Soluzione:''' L'etanolo può formare '''legami a idrogeno''' intermolecolari grazie al gruppo -OH. L'etere dimetilico, pur essendo polare, non ha idrogeni legati direttamente all'ossigeno e non può formare legami a idrogeno tra le proprie molecole. Le forze di attrazione nell'etanolo sono molto più intense e richiedono più energia (calore) per essere vinte. # '''Soluzione:''' La solubilità dipende dall'equilibrio tra la testa idrofila (-OH) e la coda idrofobica (catena alchilica). Negli alcoli a catena corta, il gruppo -OH prevale. Man mano che la catena carboniosa si allunga, la porzione non polare diventa dominante, impedendo alla molecola di sciogliersi efficacemente tra le molecole d'acqua. # '''Soluzione:''' a) Secondario (OH legato a un carbonio unito ad altri 2 C). b) Terziario (OH legato a un carbonio unito ad altri 3 C). c) Primario (OH legato a un carbonio terminale). d) Primario (Eccezione/Classico: carbonio legato a un solo altro C). # '''Soluzione:''' H₃O⁺ > H₂O > CH₃CH₂OH. L'etanolo è meno acido dell'acqua perché il gruppo alchilico (CH₃CH₂) è debolmente '''elettron-donatore'''(effetto induttivo +I), il che destabilizza la carica negativa sull'ossigeno dello ione alcossido rispetto allo ione idrossido. # '''Soluzione:''' Il '''2,2,2-trifluoroetanolo''' è più acido. Gli atomi di fluoro sono fortemente elettronegativi e attirano densità elettronica (effetto induttivo -I), stabilizzando la carica negativa dello ione alcossido dopo la perdita del protone. # '''Soluzione:''' a) Il fenolo è più acido (più basso è il pK_a, maggiore è l'acidità). b) La carica negativa dello ione fenossido è '''delocalizzata per risonanza'''all'interno dell'anello aromatico (posizioni orto e para). Nello ione etossido, la carica è localizzata esclusivamente sull'ossigeno. # '''Soluzione:''' 2CH₃OH + 2Na --> 2CH₃ONa + H₂. Il prodotto si chiama '''metossido di sodio'''. # '''Soluzione:''' - Ossidazione moderata: '''Propanale''' (un'aldeide). #* Ossidazione energica: '''Acido propanoico''' (un acido carbossilico). # '''Soluzione:''' a) Si forma un '''alchene'''. b) '''Etene''' (comunemente chiamato etilene). # '''Soluzione:''' CH₃CH₂OH₂⁺. Viene chiamato '''ione alcossonio''' (nello specifico, ione etilossonio). Questa reazione dimostra la basicità dell'ossigeno che usa uno dei suoi doppietti solitari per legare il protone. # '''Soluzione:''' L''''1-pentanolo''' ha un punto di ebollizione più alto. Entrambi possono formare legami a idrogeno, ma l'1-pentanolo ha una catena carboniosa più lunga. Questo aumenta la superficie di contatto tra le molecole, rendendo più intense le '''forze di dispersione di London'''(interazioni dipolo indotto-dipolo indotto). Più grande è la molecola, maggiore è l'energia necessaria per separarla dalle vicine. # '''Soluzione:''' Il gruppo nitro (−NO2​) è un forte '''elettron-attrattore''' (sia per effetto induttivo che mesomerico −M).Quando il p-nitrofenolo perde un protone, la carica negativa sullo ione fenossido viene ulteriormente delocalizzata non solo sull'anello aromatico, ma anche sugli atomi di ossigeno del gruppo nitro. Questa maggiore stabilizzazione della base coniugata rende il p-nitrofenolo molto più propenso a cedere il protone rispetto al fenolo. # '''Soluzione:''' '''Glicole etilenico > Metanolo > Cicloesanolo'''. Il glicole etilenico ha due gruppi −OH per soli due atomi di carbonio, permettendo moltissimi legami a idrogeno con l'acqua. Il metanolo è molto solubile ma ha un solo −OH. Il cicloesanolo ha una "coda" idrofobica ingombrante (l'anello a 6 carboni) che scherma l'idrofilia del gruppo ossidrile, rendendolo molto meno solubile dei primi due. # '''Soluzione:''' C6​H5​OH+NaOH→C6​H5​ONa+H2​O. Si forma il '''fenossido di sodio'''. Il fenolo è abbastanza acido (pKa​≈10) da essere deprotonato dallo ione idrossido (OH−). L'etanolo invece è un acido molto più debole (pKa​≈16) dell'acqua (pKa​≈15.7); di conseguenza, l'equilibrio della reazione tra etanolo e NaOH è fortemente spostato verso i reagenti e non avviene in modo significativo. # '''Soluzione:''' Il '''2-cloroetanolo''' è più acido a causa dell''''effetto induttivo attrattore (−I)''' del cloro. L'atomo di cloro è molto elettronegativo. Attraverso i legami sigma, "tira" a sé la densità elettronica, aiutando a disperdere e stabilizzare la carica negativa che si forma sull'ossigeno dopo la perdita del protone. Una base coniugata più stabile deriva sempre da un acido più forte. # '''Soluzione:''' Il glicole etilenico possiede '''due gruppi ossidrilici (-OH)''' per molecola. La presenza di due gruppi -OH raddoppia la capacità della molecola di formare legami a idrogeno intermolecolari rispetto all'etanolo. Questo crea una rete di attrazione molto più robusta nel liquido, richiedendo un'energia termica significativamente superiore per il passaggio allo stato gassoso. # '''Soluzione:''' Il '''p-metilfenolo''' è meno acido del fenolo. Il gruppo metilico (−CH3​) è un gruppo '''elettron-donatore''' per effetto induttivo (+I). Donando densità elettronica verso l'anello, destabilizza la carica negativa dello ione fenossido che si forma dopo la perdita del protone. Una base coniugata meno stabile rende l'acido di partenza meno forte. # '''Soluzione:''' La forma '''sferica/compatta''' del terz-butanolo riduce la superficie della parte idrofobica. L'1-butanolo ha una catena alchilica lineare (lunga e "ingombrante" per l'acqua) che interferisce maggiormente con i legami a idrogeno del solvente. Il terz-butanolo, essendo più compatto e "tondeggiante", espone meno superficie non polare all'acqua, facilitando la sua integrazione nel reticolo del solvente. # '''Soluzione:''' '''Cicloesanolo < Fenolo < 2,4,6-trinitrofenolo'''. Il cicloesanolo è un alcol normale (carica localizzata). Il fenolo stabilizza la carica per risonanza nell'anello. Il 2,4,6-trinitrofenolo ha tre gruppi nitro (−NO2​) fortemente elettron-attrattori che delocalizzano la carica negativa in modo eccezionale, rendendolo quasi forte quanto un acido minerale. # '''Soluzione:''' La solubilità '''aumenta drasticamente''' perché il fenolo si trasforma in un sale (fenossido di potassio).Il fenolo di per sé è poco solubile in acqua. Reagendo con KOH, si trasforma in '''fenossido di potassio''', un composto ionico. Essendo un sale, le interazioni ione-dipolo con l'acqua sono molto più forti dei semplici legami a idrogeno, rendendo il composto estremamente solubile. == Esercizi sulla preparazione di alcoli == === Esercizi sulla preparazione di alcoli === # Qual è il prodotto dell'idratazione acido-catalizzata del '''2-metil-2-butene'''? # Quale alcol si ottiene riducendo il '''propanale''' con NaBH4​? # Se facciamo reagire il '''bromuro di metilmagnesio''' (CH3​MgBr) con la '''formaldeide''' (HCHO), che alcol otteniamo dopo l'idrolisi? # Prevedi il prodotto della reazione di idroborazione-ossidazione dell''''1-metilcicloene'''. # Quale reagente è necessario per convertire il '''cicloesanone''' in '''cicloesanolo'''? # Cosa si ottiene dalla reazione tra '''acetone''' (CH3​COCH3​) e '''bromuro di etilmagnesio''' (CH3​CH2​MgBr)? # L'idratazione dell''''etene''' in ambiente acido produce...? # Quale alchene genera l''''1-metilcicloesanolo''' tramite idratazione secondo Markovnikov? # La riduzione del '''benzaldeide''' con LiAlH4​ porta alla formazione di...? # Quale alcol si forma dalla reazione del '''bromuro di fenilmagnesio''' con l''''acetaldeide'''? # Prevedi il prodotto dell'ossimercuriazione-demercuriazione dell''''1-pentene'''. # Cosa si ottiene riducendo l''''acido butanoico''' con un eccesso di LiAlH4​? # Quale combinazione di Grignard e composto carbonilico useresti per sintetizzare il '''tripolifenilmetanolo'''? # Riducendo il '''2-pentanone''' con NaBH4​, si ottiene un alcol chirale. Qual è il suo nome? # L'idratazione del '''3,3-dimetil-1-butene''' in acido subisce trasposizione? Se sì, quale alcol si forma? # Quale alcol si ottiene trattando l''''ossido di etilene''' (epossido) con il '''reattivo di Grignard''' CH3​MgBr? # Prevedi il prodotto della riduzione dell''''acetofenone'''. # L'idroborazione-ossidazione dello '''stirene''' (C6​H5​CH=CH2​) produce un alcol primario o secondario? # Quale alcol si ottiene dalla reazione tra '''acetato di etile''' (un estere) ed eccesso di CH3​MgBr? # Riducendo il '''butanale''' otteniamo l'1-butanolo. === Soluzioni: === # '''2-metil-2-butanolo''': L'idratazione segue Markovnikov, il gruppo -OH va sul carbonio più sostituito (terziario). # '''1-propanolo''': La riduzione di un'aldeide genera sempre un alcol primario. # '''Etanolo''': Il reattivo di Grignard aggiunge un carbonio alla formaldeide, formando un alcol primario. # '''trans-2-metilcicloesanolo''': Reazione anti-Markovnikov e addizione ''syn''. # '''NaBH4​ o LiAlH4'''​: Entrambi i riducenti convertono il chetone ciclico in alcol secondario. # '''2-metil-2-butanolo''': Un chetone + Grignard = Alcol terziario. # '''Etanolo''': La più semplice sintesi industriale di alcol da alchene. # '''1-metilcicloesene''': Il protone va sul CH dell'alchene, l'acqua sul carbonio terziario. # '''Alcol benzylico''': La riduzione dell'aldeide aromatica non intacca l'anello. # '''1-feniletanolo''': Grignard su acetaldeide produce un alcol secondario con un centro chirale. # '''2-pentanolo''': L'ossimercuriazione è un metodo Markovnikov che evita le trasposizioni dei carbocationi. # '''1-butanolo''': Attenzione: solo LiAlH4​ può ridurre gli acidi carbossilici; NaBH4​ non è abbastanza forte. # '''Benzofenone + Bromuro di fenilmagnesio''': Tre anelli benzenici legati allo stesso carbonio alcolico. # '''2-pentanolo''': Si ottiene una miscela racemica di enantiomeri (R) e (S). # '''2,3-dimetil-2-butanolo''': Avviene trasposizione di idruro/metile per formare il carbocatione terziario più stabile. # '''1-propanolo''': Il reattivo di Grignard attacca il carbonio meno ingombrato dell'epossido, aprendo l'anello. # '''1-feniletanolo''': Riduzione del chetone fenilico. # '''2-feniletanolo (Primario)''': L'idroborazione mette l'OH sul carbonio meno sostituito (terminale). # '''2-metil-2-propanolo''': Gli esteri reagiscono con due equivalenti di Grignard per dare alcoli terziari. # '''No, si ottiene il 2-buten-1-olo''': NaBH4​ è selettivo per il gruppo carbonilico e non riduce i doppi legami isolati o coniugati. [[File:Big red line.jpg|centro]] == Esercizi sulle reazioni di alcoli == ==== Esercizio 1 ==== Scrivi la reazione complessiva di sostituzione nucleofila tra un alcol generico (R-OH) e un alogenuro di idrogeno (HX). Indica chiaramente i prodotti della reazione. ==== Esercizio 2 ==== Ordina i seguenti alcoli in base alla loro reattività decrescente quando vengono convertiti in alogenuri alchilici tramite reazione con idracidi (HX): alcol secondario (2°), metanolo, alcol terziario (3°), alcol primario (1°). ==== Esercizio 3 ==== Qual è l'ordine di reattività degli alogenuri di idrogeno (HCl, HI, HBr) nella conversione degli alcoli in alogenuri alchilici? Quale di questi acido-alogenidrici risulta generalmente poco reattivo? ==== Esercizio 4 ==== Spiega per quale motivo gli alcoli reagiscono efficacemente con l'acido cloridrico (HCl) o l'acido bromidrico (HBr), ma non subiscono alcuna reazione se trattati con sali neutri come il cloruro di sodio (NaCl) o il bromuro di sodio (NaBr). ==== Esercizio 5 ==== Un chimico in laboratorio non dispone di acido bromidrico gassoso (HBr). Descrivi il metodo alternativo indicato nel testo per convertire un alcol primario o secondario in un bromuro alchilico utilizzando reagenti comuni. ==== Esercizio 6 ==== Quali specifiche classi di alcoli (elencane almeno quattro) tendono a seguire un meccanismo di sostituzione di tipo SN1 che prevede la formazione intermedia di un carbocatione? ==== Esercizio 7 ==== Descrivi la struttura dello "ione ossonio" che si forma come intermedio durante la reazione dell'alcol ter-butilico con acido cloridrico. Come può essere interpretato questo ione secondo la teoria acido-base di Lewis? ==== Esercizio 8 ==== Nel meccanismo SN1, perché la protonazione dell'alcol è un passaggio termodinamicamente e cineticamente indispensabile per la successiva fase di dissociazione? Spiega la differenza tra il gruppo uscente iniziale e quello finale. ==== Esercizio 9 ==== Elenca in ordine cronologico i tre passaggi fondamentali che costituiscono il meccanismo completo della sostituzione SN1 di un alcol terziario con un idracido. ==== Esercizio 10 ==== Durante la sintesi di un alogenuro alchilico via SN1, nel mezzo di reazione si formano sia molecole d'acqua che ioni alogenuro. Spiega per quale motivo il carbocatione intermedio si lega prevalentemente all'alogenuro anziché ricombinarsi con l'acqua. ==== Esercizio 11 ==== Spiega per quale motivo chimico il metanolo (CH₃OH) e gli alcoli primari (R-CH₂OH) non possono seguire lo stesso meccanismo SN1 degli alcoli terziari quando vengono convertiti in alogenuri alchilici, e indica quale meccanismo alternativo adottano. ==== Esercizio 12 ==== Descrivi dettagliatamente la dinamica dell'attacco nucleofilo nel meccanismo SN2 applicato al metanolo protonato. Qual è il gruppo uscente che viene allontanato dal carbonio? ==== Esercizio 13 ==== Scrivi la reazione ideale che mostra lo spostamento diretto del gruppo ossidrilico da parte di uno ione bromuro su un alcol non protonato. Spiega, sulla base del testo, perché questa reazione non avviene nella realtà. ==== Esercizio 14 ==== Oltre alla conversione in alogenuri alchilici, gli alcoli possono essere utilizzati per sintetizzare gli alcheni. Come si chiama questo specifico processo chimico, quali legami vengono modificati e quali meccanismi di eliminazione può coinvolgere? ==== Esercizio 15 ==== Quali sono le condizioni sperimentali di base (in termini di reattivi catalizzatori e temperatura) richieste per forzare un alcol a subire la disidratazione per generare un alchene? ==== Esercizio 16 ==== Spiega come varia la temperatura richiesta per la disidratazione degli alcoli in relazione alla struttura dello scheletro carbonioso. Quale classe di alcol necessita di meno energia termica per reagire? ==== Esercizio 17 ==== Associa ciascuna classe di alcol (primario, secondario, terziario) al rispettivo intervallo di temperatura tipico necessario per completare la disidratazione ad alchene. ==== Esercizio 18 ==== Un malfunzionamento del termostato del laboratorio fa sì che un alcol venga riscaldato in ambiente acido a una temperatura sensibilmente inferiore rispetto a quella richiesta per l'eliminazione ad alchene. Quale reazione collaterale si verifica e quale classe di composti organici si genera? ==== Esercizio 19 ==== Il testo cita la "sintesi di Williamson" in merito alla formazione di sottoprodotti. In quale scenario termico della disidratazione degli alcoli viene evocata questa classe di composti? ==== Esercizio 20 ==== Riassumi le due macro-reazioni degli alcoli spiegate nel testo, evidenziando per ciascuna il ruolo del catalizzatore acido. == Soluzioni esercizi sulle reazioni di alcoli == ==== Soluzione dell'Esercizio 1 ==== La reazione complessiva è una sostituzione acido-catalizzata del gruppo ossidrilico con un atomo di alogeno: R-OH + HX (in presenza di catalisi acida) -> R-X + H20 I prodotti ottenuti sono un alogenuro alchilico (R-X) e acqua (H20). ==== Soluzione dell'Esercizio 2 ==== In base a quanto riportato nel testo, l'ordine corretto di reattività decrescente (dal più reattivo al meno reattivo) è: Alcol 3° > Alcol 2° > Alcol 1° > metile (metanolo). ==== Soluzione dell'Esercizio 3 ==== L'ordine di reattività decrescente degli alogenuri di idrogeno è: HI > HBr > HCl L'acido fluoridrico (HF) è l'alogenuro di idrogeno che risulta generalmente poco reattivo in questo tipo di conversioni. ==== Soluzione dell'Esercizio 4 ==== La reazione di conversione degli alcoli richiede obbligatoriamente una catalisi acida. Gli alcoli reagiscono solo con gli alogenuri di idrogeno fortemente acidi perché il protone (H⁺) è fondamentale per protonare il gruppo ossidrilico. I sali come NaCl o NaBr sono specie neutre (non acide) e non possono fornire i protoni necessari all'attivazione del substrato. ==== Soluzione dell'Esercizio 5 ==== Secondo il testo, gli alcoli primari e secondari possono essere convertiti con successo in bromuri (o cloruri) alchilici facendoli reagire con una miscela alternativa composta da un alogenuro di sodio (in questo caso NaBr) e acido solforico (H₂SO₄). Questa miscela genera l'ambiente acido e i nucleofili necessari in situ. ==== Soluzione dell'Esercizio 6 ==== Le classi di alcoli che reagiscono secondo un meccanismo di tipo SN1 con formazione di un carbocatione intermedio sono: # Alcoli secondari # Alcoli terziari # Alcoli allilici # Alcoli benzilici ==== Soluzione dell'Esercizio 7 ==== Lo ione ossonio si forma nel momento in cui l'alcol accetta un protone dall'acido sul doppietto elettronico dell'ossigeno, assumendo una carica positiva: (CH₃)₃C-OH₂⁺. Oltre ad essere il prodotto di protonazione dell'alcol, questo ione può essere formalmente considerato come un complesso acido-base di Lewis tra il carbocatione ter-butilico R⁺ (l'acido di Lewis, accettore di elettroni) e la molecola d'acqua H₂O (la base di Lewis, donatrice di elettroni). ==== Soluzione dell'Esercizio 8 ==== Il gruppo ossidrilico dell'alcol di partenza (-OH) è un cattivo gruppo uscente perché è una base forte (ione idrossido, OH⁻). La protonazione trasforma il gruppo ossidrilico in uno ione ossonio, convertendolo in un ottimo gruppo uscente, ovvero una molecola d'acqua neutra (H₂O). Questo rende il passaggio di dissociazione (la rottura del legame C-O per formare il carbocatione) molto più favorevole. ==== Soluzione dell'Esercizio 9 ==== I tre passaggi fondamentali sono: # Primo passaggio: L'alcol accetta un protone (protonazione dell'alcol ad opera dell'acido per formare lo ione ossonio). # Secondo passaggio: Il gruppo ossidrilico protonato si stacca come gruppo uscente, formando un carbocatione intermedio stabile e una molecola d'acqua. # Terzo passaggio: Il carbocatione reagisce rapidamente con il nucleofilo (lo ione alogenuro X⁻) completando la sostituzione e formando l'alogenuro alchilico. ==== Soluzione dell'Esercizio 10 ==== Il fenomeno è dovuto a fattori cinetici e di forza nucleofila: gli ioni alogenuro sono nucleofili eccellenti, nettamente più forti rispetto alla molecola neutra dell'acqua. Inoltre, la reazione viene condotta introducendo gli ioni alogenuro ad un'alta concentrazione; di conseguenza, la stragrande maggioranza dei carbocationi intercettati reagisce con una coppia di elettroni dell'alogenuro per generare il prodotto finale più stabile. ==== Soluzione dell'Esercizio 11 ==== Il metanolo e gli alcoli primari possiedono una geometria molecolare che non permette la formazione di carbocationi stabili (il carbocatione metilico e i carbocationi primari sono altamente instabili). Di conseguenza, essi non possono subire la dissociazione spontanea del gruppo uscente. Per questo motivo, in condizioni acido-catalizzate, reagiscono seguendo un meccanismo di tipo SN2, che non prevede intermedi carbocationici. ==== Soluzione dell'Esercizio 12 ==== Nel meccanismo SN2 l'acido protona preventivamente il metanolo formando CH₃-OH₂⁺. Successivamente, in un unico passaggio concertato, l'anione alogenuro (nucleofilo forte) attacca il carbonio elettrofilo dal lato opposto rispetto al gruppo uscente. Questo attacco simultaneo provoca lo spostamento e l'espulsione di una molecola di acqua (H₂O), che funge da ottimo gruppo uscente, portando alla formazione dell'alogenuro alchilico. ==== Soluzione dell'Esercizio 13 ==== La reazione ipotetica prevede l'espulsione diretta dello ione ossidrile: R-OH + Br⁻ -> R-Br + OH⁻ Questa reazione non avviene perché gli ioni alogenuro (sebbene forti come il bromuro o lo ioduro) non hanno una forza nucleofila tale da scalzare direttamente il gruppo ossidrile libero. Lo spostamento diretto implicherebbe la liberazione di uno ione idrossido (OH⁻), il quale è una base fortissima e costituisce di conseguenza un pessimo gruppo uscente. ==== Soluzione dell'Esercizio 14 ==== Il processo si chiama disidratazione degli alcoli. Si tratta di una reazione di eliminazione in cui la molecola dell'alcol perde una molecola d'acqua (composta dal gruppo ossidrilico -OH e da un atomo di idrogeno adiacente), convertendo il legame singolo carbonio-carbonio in un doppio legame (C=C). Questo processo può decorrere attraverso meccanismi di eliminazione di tipo E1 o E2. ==== Soluzione dell'Esercizio 15 ==== La disidratazione degli alcoli per generare alcheni si ottiene combinando due fattori: # La presenza di un acido forte con funzione disidratante e catalitica (il testo cita specificamente l'acido solforico, H₂SO₄, o l'acido fosforico, H₃PO₄). # L'apporto di calore, conducendo la reazione ad alta temperatura. ==== Soluzione dell'Esercizio 16 ==== L'intervallo richiesto di temperatura di reazione diminuisce drasticamente con l'aumentare della sostituzione del carbonio che lega il gruppo ossidrilico (il carbonio alfa). Di conseguenza, gli alcoli terziari (i più sostituiti) sono i più facili da disidratare e necessitano di molta meno energia termica rispetto agli alcoli secondari e primari. ==== Soluzione dell'Esercizio 17 ==== In base ai dati forniti dal testo, le temperature tipiche sono associate come segue: * Alcoli primari: richiedono le temperature più alte, comprese tra 170°C e 180°C. * Alcoli secondari: richiedono temperature intermedie, comprese tra 100°C e 140°C. * Alcoli terziari: richiedono le temperature più basse, comprese tra 25°C e 80°C. ==== Soluzione dell'Esercizio 18 ==== Se la temperatura impostata non è abbastanza alta da favorire la disidratazione intramolecolare ad alchene, le molecole di alcol subiscono una reazione intermolecolare. Gli alcoli reagiscono tra loro formando eteri come prodotto principale anziché eliminare acqua per formare il doppio legame. ==== Soluzione dell'Esercizio 19 ==== La formazione di eteri (di cui la sintesi di Williamson rappresenta un esempio classico di generazione del legame C-O-C) viene evocata quando si tenta di disidratare un alcol ma si opera a temperature insufficienti o non abbastanza alte da consentire il decorso dei meccanismi di eliminazione E1/E2 verso gli alcheni. ==== Soluzione dell'Esercizio 20 ==== Le due macro-reazioni descritte presentano le seguenti caratteristiche: # Conversione in alogenuri alchilici (SN1 / SN2): L'alcol reagisce con HX o NaX/H₂SO₄. Il ruolo dell'acido è protonare il gruppo -OH trasformandolo nel buon gruppo uscente H₂O, permettendo l'attacco dell'alogenuro nucleofilo. # Disidratazione ad alcheni (E1 / E2): L'alcol viene riscaldato ad alte temperature con H₂SO₄ o H₃PO₄. Il ruolo dell'acido è sempre la protonazione dell'ossidrile per facilitare l'eliminazione di una molecola d'acqua e la formazione del doppio legame carbonio-carbonio. == Ossidazione di alcoli == ==== Esercizio 1 ==== Nella chimica organica, gli stati di ossidazione non descrivono la carica reale di un atomo. Spiega qual è la loro reale funzione e come viene interpretato il fenomeno in cui un atomo di carbonio perde densità elettronica. ==== Esercizio 2 ==== Enuncia le tre regole fondamentali descritte nel testo per determinare lo stato di ossidazione di un atomo di carbonio in base alla natura dei suoi legami chimici. ==== Esercizio 3 ==== Qual è il modo più semplice e visivo indicato nel testo per stabilire se un atomo di carbonio ha subito un'ossidazione, prendendo come esempio la conversione di un alcol a chetone o aldeide? ==== Esercizio 4 ==== Compila uno schema riassuntivo che indichi il comportamento generale delle tre classi di alcoli (primari, secondari e terziari) quando vengono sottoposti a una reazione di ossidazione generale. ==== Esercizio 5 ==== Spiega la natura di una reazione di ossido-riduzione (redox) applicata agli alcoli e descrivi cosa accade al triossido di cromo (CrO₃) quando viene utilizzato per convertire un alcol secondario in chetone. ==== Esercizio 6 ==== Che cos'è il "reattivo di Jones" e attraverso quale procedura di laboratorio viene comunemente preparato secondo il testo? ==== Esercizio 7 ==== Elenca i tre forti agenti ossidanti inorganici menzionati nel testo che convertono gli alcoli primari direttamente in acidi carbossilici e gli alcoli secondari in chetoni. ==== Esercizio 8 ==== Prevedi i prodotti delle seguenti tre reazioni di ossidazione condotte con ossidanti forti come Na₂Cr₂O₇ o KMnO₄: Ossidazione dell'alcol benzilico Ossidazione del 2-pentanolo Ossidazione di un alcol terziario generico ==== Esercizio 9 ==== Cos'è il PCC, qual è la sua caratteristica principale rispetto all'acido cromico e come si comporta quando reagisce rispettivamente con alcoli primari e secondari? ==== Esercizio 10 ==== Quali sono i sottoprodotti chimici derivanti dall'utilizzo del clorocromato di piridinio (PCC) come agente ossidante degli alcoli? ==== Esercizio 11 ==== Identifica il prodotto finale delle seguenti trasformazioni chimiche guidate dal PCC: 2-feniletanolo + PCC -> ? Cicloesanolo + PCC -> ? ==== Esercizio 12 ==== Cos'è il periodinano di Dess-Martin (DMP), da chi prende il nome e in quale specifico solvente di laboratorio viene comunemente impiegato? ==== Esercizio 13 ==== Per quali motivi pratici e operativi nei laboratori moderni di chimica si tende a sostituire il tossico e acido PCC con il periodinano di Dess-Martin (DMP) per produrre aldeidi? ==== Esercizio 14 ==== Completa le seguenti reazioni indicando il prodotto ottenuto mediante l'uso del periodinano di Dess-Martin (DMP): Cicloesanolo + DMP -> ? Alcol benzilico + DMP -> ? ==== Esercizio 15 ==== Per quale motivo le ossidazioni biologiche degli alcoli che avvengono all'interno degli organismi viventi non possono sfruttare i classici reagenti di laboratorio come l'acido cromico o il KMnO₄? Quali sono le condizioni in cui operano? ==== Esercizio 16 ==== Spiega cos'è il NAD⁺, a quale classe di composti biologici appartiene e qual è il suo meccanismo chimico di azione quando ossida il carbonio alfa (α) di un alcol. ==== Esercizio 17 ==== Quando il NAD⁺ svolge la sua funzione ossidante e si riduce a NADH, in quale esatta posizione dell'anello piridinico si addiziona lo ione idruro e quale importante risvolto stereochimico comporta questo attacco? ==== Esercizio 18 ==== Descrivi le fasi molecolari dell'ossidazione biologica dell'acido L-lattico ad acido piruvico (acido 2-ossopropanoico). Cosa fa la base e come si genera il doppio legame carbonilico? ==== Esercizio 19 ==== L'enzima lattato deidrogenasi mostra una straordinaria specificità di substrato. Spiega cosa accade se nel mezzo biologico è presente l'enantiomero D dell'acido lattico anziché l'enantiomero L. ==== Esercizio 20 ==== All'interno del ciclo dell'acido citrico di Krebs avviene l'ossidazione biologica dell'acido L-2-idrossibutandioico (acido L-malico). Qual è il prodotto finale di questa specifica ossidazione enzimatica mediata dal NAD⁺? == Soluzioni esercizi sull'ossidazione di alcoli == ==== Soluzione dell'Esercizio 1: ==== Il formalismo dello stato di ossidazione serve a tenere traccia degli elettroni all'interno delle molecole organiche durante una reazione, indicando quanti elettroni un atomo ha formalmente guadagnato o perso. Quando un atomo di carbonio perde densità elettronica, significa che il carbonio stesso si è ossidato. ==== Soluzione dell'Esercizio 2: ==== Le tre regole fondamentali sono: # Un legame C–C non modifica lo stato di ossidazione del carbonio (un carbonio legato a quattro carboni ha uno stato di ossidazione pari a zero). # Ogni legame C–H diminuisce di 1 lo stato di ossidazione del carbonio. # Ogni legame C–X aumenta di 1 lo stato di ossidazione del carbonio, dove X è un elemento più elettronegativo come ossigeno, azoto, zolfo o un alogeno. ==== Soluzione dell'Esercizio 3: ==== Il modo più semplice consiste nel verificare se il carbonio ha perso un legame con un idrogeno e, contemporaneamente, ne ha acquistato uno con un ossigeno. Nell'ossidazione di un alcol a chetone o aldeide, infatti, si assiste proprio alla perdita di un legame C–H e all'acquisto di un nuovo legame con l'ossigeno per formare il gruppo carbonilico C=O. ==== Soluzione dell'Esercizio 4: ==== Il comportamento generale descritto nel testo è il seguente: * Alcoli primari: possono essere convertiti in aldeidi o in acidi carbossilici, a seconda della forza del reagente ossidante impiegato. * Alcoli secondari: vengono ossidati per produrre chetoni. * Alcoli terziari: non subiscono la reazione, in quanto sono generalmente resistenti all'ossidazione. ==== Soluzione dell'Esercizio 5: ==== Le reazioni redox avvengono sempre in coppia: affinché un alcol possa ossidarsi, deve consumarsi un agente ossidante che di contro si riduce. Quando si utilizza il triossido di cromo (CrO₃) su un alcol secondario, l'alcol si ossida a chetone, mentre il CrO₃ agisce da agente ossidante e si riduce chimicamente a H₂CrO₃. ==== Soluzione dell'Esercizio 6: ==== Il reattivo di Jones è un comune e potente agente ossidante a base di acido cromico (H₂CrO₄). Viene preparato in laboratorio aggiungendo del triossido di cromo (CrO₃) ad acido solforico acquoso. ==== Soluzione dell'Esercizio 7: ==== I tre agenti ossidanti inorganici citati sono: # Acido cromico (H₂CrO₄) / Reattivo di Jones # Permanganato di potassio (KMnO₄) # Bicromato di sodio (Na₂Cr₂O₇) ==== Soluzione dell'Esercizio 8: ==== I prodotti rispettivi sono: # L'alcol benzilico (alcol primario) viene ossidato ad acido benzoico (acido carbossilico). # Il 2-pentanolo (alcol secondario) viene ossidato a 2-pentanone (chetone). # L'alcol terziario non reagisce (mostra resistenza all'ossidazione). ==== Soluzione dell'Esercizio 9: ==== Il PCC (clorocromato di piridinio) è un agente ossidante più delicato dell'acido cromico. La sua caratteristica principale è che si ferma al primo gradino della scala di ossidazione e non ossida le aldeidi in acidi carbossilici. Di conseguenza: * Trasforma gli alcoli primari in aldeidi. * Trasforma gli alcoli secondari in chetoni. ==== Soluzione dell'Esercizio 10: ==== I sottoprodotti generati dalla reazione con PCC sono composti a base di cromo ridotto, specificamente Cr(IV), e il cloruro di piridinio. ==== Soluzione dell'Esercizio 11: ==== I prodotti ottenuti sono: # Il 2-feniletanolo è un alcol primario, quindi l'ossidazione delicata con PCC produce fenilacetaldeide (un'aldeide). # Il cicloesanolo è un alcol secondario, di conseguenza l'ossidazione porta alla formazione di cicloesanone (un chetone). ==== Soluzione dell'Esercizio 12: ==== Il periodinano di Dess-Martin (DMP) è un agente ossidante per alcoli che prende il nome dai chimici Daniel Dess e James Martin, che lo svilupparono nel 1983. Viene comunemente utilizzato in laboratorio disciolto in un solvente organico chiamato diclorometano. ==== Soluzione dell'Esercizio 13: ==== Il DMP presenta diversi vantaggi pratici rispetto al PCC: permette di ottenere rese di reazione più elevate e richiede condizioni sperimentali molto meno rigorose, lavorando a temperature di reazione inferiori e in un mezzo non acido. ==== Soluzione dell'Esercizio 14: ==== I prodotti delle reazioni con DMP sono: # Dal cicloesanolo (alcol secondario) si ottiene il cicloesanone (chetone). # Dall'alcol benzilico (alcol primario) si ottiene la benzaldeide (aldeide). ==== Soluzione dell'Esercizio 15: ==== I sistemi biologici non possono tollerare le condizioni estreme di pH (fortemente acide o basiche) e i forti ossidanti inorganici usati in laboratorio, che risulterebbero distruttivi per le cellule. Le ossidazioni biologiche avvengono invece a valori di pH quasi neutri, in condizioni blande, e richiedono tassativamente la presenza di catalizzatori proteici specifici chiamati enzimi (in genere deidrogenasi). ==== Soluzione dell'Esercizio 16: ==== Il NAD⁺ (nicotinammide adenina dinucleotide) è un coenzima appartenente al gruppo dei nucleotidi piridinici che agisce come agente ossidante biologico. Il suo meccanismo consiste nell'accettare uno ione idruro (H:⁻, equivalente a un protone e due elettroni, H⁺ + 2e⁻) proveniente direttamente dal carbonio α dell'alcol che si sta ossidando. ==== Soluzione dell'Esercizio 17: ==== Lo ione idruro si aggiunge specificamente in posizione 4 dell'anello piridinico del NAD⁺. Questo trasferimento è altamente stereospecifico: l'idruro si addiziona esclusivamente sulla faccia Re dell'anello, conferendo al NADH ottenuto una ben precisa configurazione geometrica nota come stereochimica pro-R. ==== Soluzione dell'Esercizio 18: ==== Durante la reazione di ossidazione dell'acido L-lattico, una base rimuove l'idrogeno legato all'ossigeno dell'alcol. Lo ione alcolato che si viene a formare utilizza la sua densità elettronica per costituire il doppio legame C=O; questo movimento elettronico provoca l'espulsione e il contestuale trasferimento di uno ione idruro (H:⁻) dal carbonio verso il coenzima NAD⁺, che si riduce. ==== Soluzione dell'Esercizio 19: ==== L'enzima lattato deidrogenasi è un catalizzatore altamente stereospecifico che funziona esclusivamente con l'enantiomero L dell'acido lattico. Se venisse introdotto l'enantiomero D, l'enzima non sarebbe in grado di catalizzare la reazione e l'ossidazione non avrebbe luogo. ==== Soluzione dell'Esercizio 20: ==== L'ossidazione biologica dell'acido L-malico (catalizzata da un enzima deidrogenasi specifico che riconosce solo la forma L) porta alla formazione dell'acido 2-ossobutandioico, comunemente noto come acido ossalacetico. == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/17%3A_Alcohols_and_Phenols Alcoli e fenoli] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche kiv970q7c1shc07m60borpszxxfdyni 0 59756 498382 498375 2026-05-24T13:29:02Z Mattia0207 51042 /* Esercizio 81 */ 498382 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura di aldeidi e chetoni == === Esercizio 1 === testo === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... === == Esercizi sulla preparazione e ossidazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 21 === Spiega perché il PCC permette di ottenere aldeidi da alcoli primari senza formare acidi carbossilici. === Esercizio 22 === Se si ossida propan-1-olo con PCC che prodotto si ottiene? Scrivi la formula chimica del prodotto, il suo nome IUPAC e poi disegnalo. === Esercizio 23 === Indica quali dei seguenti composti erano alcoli primari o alcoli primari prima di venir ossidati: a) CH₃COCH₃ b) HCHO c) CH₃CH₂CHO d) CH₃CH₂COCH₃ === Esercizio 24 === Completa le reazioni indicando e disegnando il prodotto organico ottenuto: a) 1-propanolo + PCC → ? b) 2-butanolo + PCC → ? c) etanolo + DMP → ? === Esercizio 25 === Partendo dal composto: CH₃CH₂CH₂OH a) indica il nome dell’alcol b) classifica il prodotto come aldeide o chetone c) scrivi il nome IUPAC del prodotto finale d) Disegna il prodotto finale === Esercizio 26 === Quale prodotto si ottiene ossidando il 2-pentanolo? Scrivi: * formula di struttura * nome IUPAC del prodotto === Esercizio 27 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH2–CH(CH3)–CH2OH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2OH (CH3)2CH–CH2–CH2OH CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2OH === Esercizio 28 === Se si ossida il 2-metilpropan-1-olo che prodotto si ottiene? Dopo aver disegnato il prodotto ottenuto, scrivi la sua formula chimica e il nome IUPAC. === Esercizio 29 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH(OH)–CH3 CH3–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH2–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH(OH)–CH(CH3)–CH3 === Esercizio 30 === Completa la seguente trasformazione: CH₃CH₂OH → ? → CH₃COOH Indica: 1. la formula e il nome IUPAC del composto intermedio 2. il reagente che permette il primo passaggio 3. il tipo di reazione coinvolta === Esercizio 31 === Spiega perché le aldeidi si ossidano più facilmente dei chetoni. === Esercizio 32 === Spiega cosa è il reattivo di Tollens. === Esercizio 33 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH2–CHO (CH3)2CH–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CHO === Esercizio 34 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH2CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–CHO (CH3)3C–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2–CHO === Esercizio 35 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH(CH3)–CHO C6H5–CHO C6H5–CH2–CHO === Esercizio 36 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CH2–CHO === Esercizio 37 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–C(CH3)2–CHO CH2=CH–CH2–CHO C6H5–CH(CH3)–CHO C6H5–CH2–CH2–CHO === Esercizio 38 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH2CH3)–CHO (CH3)2CH–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–CHO CH3–CH=CH–CH2–CHO === Esercizio 39 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–COOH CH3–CH(CH2CH3)–CH2–COOH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–COOH === Esercizio 40 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–COOH CH2=CH–CH2–COOH CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–COOH === Soluzioni === '''21)''' Il PCC è una versione più blanda dell'acido cromico, quindi non è in grado di ossidare direttamente gli alcoli primari in acidi carbossilici. '''22)''' CH₃CH₂CHO, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''23)''' Alcol secondario, alcol primario, alcol primario, alcol secondario '''24)''' Propanale [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] 2-butanone [[File:2-Butanon.svg|2-Butanon|143x143px]] etanale [[File:Acetaldehyde-skeletal.svg|Acetaldehyde-skeletal|105x105px]] '''25)''' 1-propanolo, aldeide, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''26)''' CH₃CH₂CH₂COCH₃, 2-pentanone      '''27)'''[[File:Esercizio_27,1.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,4.png|senza_cornice|169x169px]] '''28)''' (CH3)2CH–CHO, 2-metilpropanale, [[File:Esercizio_28.png|senza_cornice|187x187px]] '''29)''' [[File:Skeletal structure of propanone (acetone).svg|Skeletal_structure_of_propanone_(acetone)|99x99px]] [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|227x227px]] [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|238x238px]] [[File:Esercizio_29.png|senza_cornice|184x184px]] '''30)''' CH₃COH, etanale, PCC, ossidazione di alcoli primari '''31)''' Le aldeidi si ossidano molto più facilmente dei chetoni principalmente perché possiedono un atomo di idrogeno direttamente legato al carbonio carbonilico, che può essere facilmente rimosso durante l'ossidazione ad acido carbossilico. Al contrario, i chetoni non hanno questo idrogeno e richiedono la rottura di un forte legame per ossidarsi, il che richiede condizioni estreme. '''32)''' Il reattivo di Tollens è una soluzione basica e acquosa costituita da ioni argento (I) disciolti in ammoniaca diluita. Quando è presente un'aldeide, subisce ossidazione, causando la riduzione degli ioni argento (I) ad argento metallico. Il risultato è la deposizione di argento sulla superficie della provetta, formando un rivestimento riflettente simile a uno specchio. I chetoni, al contrario, non reagiscono con il reattivo di Tollens, rendendo questo test specifico per le aldeidi. '''33)''' [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|140x140px]] [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_33,3.png|senza_cornice|157x157px]][[File:Esercizio_33,4.png|senza_cornice|179x179px]] '''34)''' [[File:Esercizio_34,1.png|senza_cornice|178x178px]] [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|189x189px]] [[File:Esercizio_34,3.png|senza_cornice|204x204px]] [[File:Esercizio_34,4.png|senza_cornice|203x203px]] '''35)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|167x167px]] [[File:Esercizio_35,2.png|senza_cornice|187x187px]][[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|180x180px]][[File:Esercizio_35,4.png|senza_cornice|149x149px]] '''36)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|159x159px]] [[File:Esercizio_36,3.png|senza_cornice|160x160px]] [[File:Esercizio_36,4.png|senza_cornice|143x143px]] '''37)''' [[File:Esercizio_37,1.png|senza_cornice|158x158px]] [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|138x138px]] [[File:Esercizio_37,3.png|senza_cornice|156x156px]] [[File:Esercizio_37,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''38)''' [[File:Esercizio_38,1.png|senza_cornice|148x148px]] [[File:Esercizio_38,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|153x153px]] [[File:Esercizio_38,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''39)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|138x138px]] 2-metilpentanale; [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|172x172px]] 3-metilbutanale; [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|180x180px]] 3-metilpentanale; [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|173x173px]] 3-etilpentanale '''40)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|144x144px]] esanale; [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|168x168px]] 5-metilesanale; [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|161x161px]] but-3-en-ale; [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|170x170px]] 4,4-dimetilpentanale == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni == === Esercizio 41 === Descrivi il meccanismo generale dell’addizione nucleofila a un carbonile indicando cosa avviene: * nel primo stadio, * nel secondo stadio, * e quale cambiamento di ibridazione subisce il carbonio carbonilico. === Esercizio 42 === Perché aldeidi e chetoni non subiscono una sostituzione nucleofila classica come gli alogenuri alchilici? Spiega il ruolo dell’intermedio tetraedrico alcossido. === Esercizio 43 === Spiega la stereochimica dell’addizione nucleofila ai carbonili distinguendo tra faccia ''re'' e faccia ''si''. In quali condizioni si può formare una miscela racemica? === Esercizio 44 === Confronta il meccanismo di addizione di un nucleofilo carico negativamente con quello di un nucleofilo neutro a un’aldeide o a un chetone. Qual è la principale differenza nel prodotto finale? === Esercizio 45 === Perché le aldeidi sono generalmente più reattive dei chetoni nelle reazioni di addizione nucleofila? === Esercizio 46 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + Cl⁻ → HOCH2​Cl === Esercizio 47 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CHO + Br⁻ → CH3​CH(OH)Br === Esercizio 48 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CH2​CHO + I⁻ → CH3​CH2​CH(OH)I === Esercizio 49 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + F⁻ → (CH3​)2​C(OH)F === Esercizio 50 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + CH3​O⁻ → HOCH2​OCH3​ === Esercizio 51 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + NH3​ → H2​C=NH+H2​O === Esercizio 52 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + OH⁻ → (CH3​)2​C(OH)2​ === Esercizio 53 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: C6​H5​CHO + Br⁻ → C6​H5​CH(OH)Br === Esercizio 54 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​​CH2CHO + Cl⁻ → CH3CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 55 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3​)CH2​CHO + Br⁻ → CH3​CH(CH3​)CH2​CH(OH)Br === Esercizio 56 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH2CH2​CHO + Cl⁻ → CH3​CH2CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 57 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​COCH2​CH3 ​+ Br⁻ → CH3​C(OH)BrCH2​CH3 === Esercizio 58 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH2​C(OH)ClCH2​CH3​ === Esercizio 59 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3CH2​CH2​COCH2​CH3​ + Br⁻ → CH3CH2​CH2​C(OH)BrCH2​CH3​ === Esercizio 60 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3)CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH(CH3)CH2​C(OH)ClCH2​CH3 === Soluzioni === '''41)''' Nel primo stadio il nucleofilo attacca il carbonio elettrofilo del gruppo carbonilico C=O. Gli elettroni del legame π si spostano verso l’ossigeno, formando un intermedio tetraedrico alcossido. Il carbonio carbonilico cambia ibridazione da sp2 ad sp3. Nel secondo stadio l’alcossido viene protonato da un acido formando un alcol. '''42)''' Aldeidi e chetoni non possiedono un buon gruppo uscente legato al carbonile. Per questo motivo il nucleofilo non sostituisce un gruppo già presente, ma si addiziona al carbonio carbonilico. L’attacco nucleofilo porta alla formazione di un intermedio tetraedrico alcossido, nel quale l’ossigeno possiede carica negativa. Successivamente questo intermedio viene protonato formando il prodotto finale. '''43)''' Il gruppo carbonilico è planare e presenta due facce distinte chiamate ''re'' e ''si''. Se i due gruppi legati al carbonile sono differenti, l’attacco del nucleofilo può avvenire da entrambi i lati del piano. Dopo l’addizione, il carbonio passa da geometria trigonale planare a tetraedrica e può diventare un centro chirale. Se il nucleofilo attacca con uguale probabilità entrambe le facce, si ottiene una miscela racemica 50:50 di enantiomeri. '''44)''' Un nucleofilo carico negativamente attacca direttamente il carbonio carbonilico formando un alcossido che, dopo protonazione, dà un alcol. Un nucleofilo neutro invece possiede un idrogeno aggiuntivo che permette l’eliminazione dell’ossigeno carbonilico sotto forma di acqua. In questo caso si forma un doppio legame tra carbonio e nucleofilo: '''C=Nu'''. '''45)''' Le aldeidi sono più reattive dei chetoni per due motivi principali: * Fattori elettronici: nei chetoni sono presenti due gruppi alchilici che donano densità elettronica al carbonio carbonilico, riducendone la carica positiva parziale e quindi l’elettrofilia. * Fattori sterici: nei chetoni il carbonile è più ingombrato, quindi il nucleofilo incontra maggiore difficoltà ad attaccare il carbonio. '''53)''' [[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|181x181px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_53.png|senza_cornice|175x175px]] Fenilmetanale; 1-bromofenilmetanolo '''54)''' [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200|152x152px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_54.png|senza_cornice|168x168px]] Propanale; 1-cloropropan-1-olo '''55)''' [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|175x175px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_55.png|senza_cornice|167x167px]] 3-metilbutanale; 1-bromo-3-metilbutan-1-olo '''56)''' [[File:Butyraldehyde 200.svg|Butyraldehyde_200|185x185px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_56.png|senza_cornice|171x171px]] Butanale; 1-clorobutan-1-olo '''57)''' [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|193x193px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_57.png|senza_cornice|187x187px]] Butanone; 2-bromobutan-2-olo '''58)''' [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|223x223px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_58.png|senza_cornice|244x244px]] 3-pentanone; 3-cloropentan-3-olo '''59)''' [[File:Esercizio_59,1.png|senza_cornice|198x198px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_59,2.png|senza_cornice|222x222px]] 3-esanone; 3-bromoesan-3olo '''60)''' [[File:Esercizio_60,1.png|senza_cornice|199x199px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_60,2.png|senza_cornice|230x230px]] 5-metilesan-3-one; 3-cloro-5-metilesan-3-olo == Esercizi sulle reazioni di idratazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 61 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione acido-catalizzata della formaldeide (HCHO). === Esercizio 62 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione base-catalizzata dell'acetaldeide (CH₃CHO). === Esercizio 63 === Spiega perché la formaldeide esiste in soluzione acquosa quasi completamente come idrato, mentre l'acetone è idratato solo in minima parte. === Esercizio 64 === Ordina i seguenti composti per costante di idratazione decrescente e giustifica: * Formaldeide (HCHO) * Etanale (C₂H₄O) * 2-propanone(C₃H₆O) * Tricloroacetaldedide (Cl₃CCHO) === Esercizio 65 === Perché i chetoni aromatici come il benzofenone (Ph₂C=O) hanno costanti di idratazione estremamente basse? === Esercizio 66 === Spiega il ruolo del catalizzatore acido nel favorire l'attacco nucleofilo dell'acqua sul carbonile. === Esercizio 67 === Il ciclopropanone ha una costante di idratazione molto alta. Proponi una spiegazione basata sulla tensione d'anello. === Esercizio 68 === Perché l'idratazione è reversibile e quali fattori spostano l'equilibrio verso l'idrato? === Esercizio 69 === Disegna il prodotto di idratazione del butanale (CH₃CH₂CH₂CHO). === Esercizio 70 === Disegna il prodotto di idratazione del cicloesanone. === Esercizio 71 === Disegna il prodotto di idratazione del 2,2-dimetilpropanale (pivalaldeide). === Esercizio 72 === Disegna il prodotto di idratazione del clorale (Cl₃CCHO) e spiega perché questo composto esiste prevalentemente come idrato. === Esercizio 73 === Il glucosio in soluzione acquosa esiste in equilibrio tra forma aperta (aldeidica) e forme cicliche (emiacetali). Se si considera solo la forma aperta, quale carbonio verrebbe idratato? === Esercizio 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone (CF₃COCH₃) è più idratato dell'acetone. Perché? === Esercizio 75 === Confronta la reattività verso l'idratazione di: * Propanale vs propanone * Spiega la differenza in termini di effetti elettronici e sterici. === Esercizio 76 === Tra acetaldeide e cloroacetaldeide (ClCH₂CHO), quale ha una costante di idratazione maggiore? Giustifica. === Esercizio 77 === Confronta l'idratazione di formaldeide e acetone in termini di: * Stabilità del carbonile di partenza * Stabilità dell'idrato formato === Esercizio 78 === L' acido 2-ossoetanoico(OHC–COO⁻) è molto più idratato della gliceraldeide. Proponi una spiegazione === Esercizio 79 === In presenza di D₂O e catalisi acida, l'acetone subisce scambio isotopico H/D sugli idrogeni α. Tuttavia, l'idratazione stessa non introduce deuterio sul carbonio carbonilico. Spiega perché lo scambio α avviene e quale meccanismo lo permette. === Esercizio 80 === Il composto esafluoroacetone [(CF₃)₂C=O] ha una costante di idratazione ≈ 1,2 × 10⁶, enormemente superiore all'acetone. Sulla base di questo dato: * Spiega l'effetto dei gruppi CF₃ * Prevedi se l'esafluoroacetone in soluzione acquosa esiste principalmente come chetone o come idrato === Soluzioni === === 61 === Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco di un nucleofilo debole come l'acqua. # '''Protonazione:''' <ce>H2C=O + H^+ <=> H2C=O^+-H</ce> # '''Attacco nucleofilo:''' L'acqua attacca il carbonio carbonilico:<br /><ce>H2C=O^+-H + H2O <=> H2O^+-CH2-OH</ce> # '''Deprotonazione:''' Un'altra molecola di acqua rimuove il protone in eccesso, ripristinando il catalizzatore e formando il gem-diolo (idrato):<br /><ce>H2O^+-CH2-OH + H2O <=> HO-CH2-OH + H3O^+</ce> === 62 === Il catalizzatore basico (<ce>OH^-</ce>) è un nucleofilo forte che attacca direttamente il carbonio carbonilico senza bisogno di previa attivazione. # '''Attacco nucleofilo:''' L'idrossido attacca il carbonio:<br /><ce>CH3CHO + OH^- <=> CH3CH(O^-)OH</ce> # '''Protonazione dell'alcossido:''' L'intermedio alcossido strappa un protone dall'acqua, generando il gem-diolo e rigenerando il catalizzatore:<br /><ce>CH3CH(O^-)OH + H2O <=> CH3CH(OH)2 + OH^-</ce> === 63 === * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Non ha gruppi alchilici donatori di elettroni, quindi il carbonio carbonilico è fortemente parzialmente positivo (<math>\delta^+</math>). Inoltre, gli atomi di idrogeno hanno un ingombro sterico nullo, favorendo il passaggio dall'ibridazione sp^2 (120°) all'ibridazione sp^3 (109.5°). L'equilibrio è spostato verso l'idrato per oltre il 99%. * '''Acetone (<ce>(CH3)2C=O</ce>):''' Possiede due gruppi metilici che sono elettron-donatori per effetto induttivo, stabilizzando la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile e rendendolo meno elettrofilo. Inoltre, i metili creano affollamento sterico nell'idrato sp^3, dove gli angoli di legame si stringono. L'equilibrio favorisce nettamente il chetone di partenza (>99.9%). === 64 === L'ordine corretto è: :<ce>Cl3CCHO > HCHO > CH3CHO > (CH3)2CO</ce> '''Giustificazione:''' * '''Tricloroacetaldeide (<ce>Cl3CCHO</ce>):''' I tre atomi di cloro sono fortemente elettron-attrattori per effetto induttivo ($-I$). Deficitano massicciamente il carbonio carbonilico di elettroni, rendendolo estremamente reattivo. * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Nessun effetto induttivo stabilizzante, zero ingombro sterico. * '''Acetaldeide (<ce>CH3CHO</ce>):''' Un gruppo metilico stabilizza parzialmente il carbonile e aumenta leggermente l'ingombro. * '''Acetone (<ce>(CH3)2CO</ce>):''' Due gruppi metilici stabilizzano fortemente il carbonile e massimizzano l'ingombro sterico nell'idrato. === 65 === Nel ciclopropanone, l'anello a tre termini costringe il carbonio carbonilico sp^2 a un angolo di legame di circa 60°. La deviazione dall'angolo ideale di 120° è enorme, provocando una '''tensione d'anello eccezionale'''. Quando il ciclopropanone viene idratato, il carbonio passa a ibridazione sp^3 (il cui angolo ideale sarebbe 109.5°). L'angolo reale rimane compresso a 60°, ma la deviazione dall'angolo ideale si riduce significativamente. Questa parziale '''liberazione dalla tensione d'anello''' (tensione angolare) rende l'idratazione termodinamicamente molto favorita. === 66 === Il benzofenone ha una costante di idratazione quasi nulla perché il doppio legame carbonilico è '''altamente stabilizzato per risonanza''' con i due anelli fenilici. L'idratazione romperebbe la coniugazione estesa del sistema carbonile-anelli aromatici. Inoltre, i due gruppi fenilici sono voluminosi e creano un enorme impedimento sterico all'attacco dell'acqua e alla successiva formazione del carbonio tetraedrico sp^3 === 67 === L'acqua è un nucleofilo debole e attacca i normali carbonili molto lentamente. Il catalizzatore acido protona l'ossigeno del carbonile. Questo sposta la densità elettronica verso l'ossigeno, aumentando drasticamente la carica parziale positiva (<math>\delta^+</math>) sul carbonio. Il carbonio diventa così un '''elettrofilo forte''', capace di subire rapidamente l'attacco dell'acqua. === 68 === L'idratazione è reversibile perché sia l'idrato (gem-diolo) che il composto carbonilico hanno stabilità energetiche comparabili, e i legami che si rompono e si formano (C-O e O-H) hanno energie simili. I fattori che spostano l'equilibrio verso l'idrato sono: * '''Fattori elettronici:''' Presenza di sostituenti elettron-attrattori vicini al carbonile. * '''Fattori sterici:''' Minor ingombro dei sostituenti (es. aldeidi rispetto ai chetoni). * '''Fattori geometrici:''' Rilascio di tensioni d'anello (come nei cicli a 3 o 4 termini). * '''Concentrazione:''' Un grande eccesso di acqua (solvente) sposta l'equilibrio a destra. === 69 === Il butanale per idratazione fornisce il '''butan-1,1-diolo''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OH)2</ce> === 70 === L'attacco sul carbonio carbonilico del cicloesanone porta alla formazione del '''cicloesan-1,1-diolo'''. === 71 === La pivalaldeide si idrata trasformando il gruppo formilico nel corrispondente diolo, producendo il '''2,2-dimetilpropan-1,1-diolo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)2</ce> === 72 === Il clorale forma il '''clorale idrato''': :<ce>Cl3C-CH(OH)2</ce> '''Spiegazione:''' Esiste prevalentemente come idrato perché il gruppo <ce>-CCl3</ce> esercita un effetto induttivo elettron-attrattore massiccio sul carbonio adiacente, destabilizzando il carbonile di partenza. Una volta formato l'idrato, inoltre, si instaurano '''legami a idrogeno intramolecolari''' tra gli idrogeni dei gruppi <ce>-OH</ce> e gli atomi di cloro, stabilizzando ulteriormente il prodotto. === 73 === La struttura lineare (aperta) del D-glucosio presenta la funzione aldeidica sul primo carbonio della catena. Pertanto, il carbonio che subisce l'idratazione è il '''Carbonio 1 (C1)'''. === 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone è molto più idratato dell'acetone grazie alla presenza del gruppo <ce>-CF3</ce>. Il fluoro è l'elemento più elettronegativo; il gruppo <ce>-CF3</ce> attrae fortemente la densità elettronica per effetto induttivo, impoverendo il carbonio del carbonile e rendendolo un elettrofilo estremamente reattivo rispetto a quello dell'acetone non sostituito. === 75 === * '''Effetto Elettronico:''' Il propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>) ha un solo gruppo alchilico elettron-donatore, mentre il propanone (<ce>CH3COCH3</ce>) ne ha due. I due gruppi dell'acetone riducono la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile, rendendolo meno elettrofilo. * '''Effetto Sterico:''' Nel propanale il carbonio è legato a un idrogeno (ingombro minimo). Nel propanone ci sono due gruppi metilici; nel passaggio a sp^3 (idrato) i sostituenti si avvicinano e l'interazione sterica destabilizza l'idrato del propanone. * '''Conclusione:''' Il '''propanale''' ha una reattività e una costante di idratazione nettamente maggiore del propanone. === 76 === La '''cloroacetaldeide (<ce>ClCH2CHO</ce>)''' ha una $K_{\text{hyd}}$ maggiore. '''Giustificazione:''' L'atomo di cloro sulla cloroacetaldeide attrae elettroni per effetto induttivo (. Questo riduce la densità elettronica sul carbonio carbonilico, aumentandone l'elettrofilia e favorendo la formazione dell'idrato. L'acetaldeide ha invece un gruppo metilico che è debolmente elettron-donatore. === 77 === * '''Stabilità del carbonile di partenza:''' Il carbonile dell'acetone è fortemente stabilizzato dall'effetto induttivo dei due metili. Il carbonile della formaldeide non ha stabilizzazioni ed è intrinsecamente ad alta energia (instabile). * '''Stabilità dell'idrato formato:''' L'idrato della formaldeide non ha tensioni steriche. L'idrato dell'acetone soffre di repulsione sterica tra i due gruppi metilici forzati nella geometria tetraedrica sp^3 * '''Conclusione:''' La formaldeide ha un reagente instabile e un idrato stabile (idratazione molto favorita); l'acetone ha un reagente stabile e un idrato instabile (idratazione sfavorita). === 78 === Nel gliossilato il carbonile è direttamente adiacente a un gruppo carbossilato (<ce>-COO^-</ce>). Il carbonio del gruppo carbossilico accumula una parziale carica positiva, generando una forte repulsione dipolo-dipolo tra carboni adiacenti (<math>\text{O}=\text{C}^{\delta+}-\text{C}^{\delta+}=\text{O}</math>). L'idratazione del gruppo aldeidico converte il carbonio in sp^3, riducendo drasticamente questa repulsione destabilizzante. Nella gliceraldeide i gruppi ossidrilici vicini inducono solo un moderato effetto , senza una repulsione dipolo-dipolo così marcata. === 79 === Lo scambio isotopico in posizione alpha avviene attraverso la formazione dell''''enolo''', non tramite l'idratazione: # L'acetone viene protonato sull'ossigeno: <ce>(CH3)2C=O^+ -H</ce>. # Il solvente (<ce>D2O</ce>) rimuove un protone dal carbonio in alpha, formando l'enolo neutro: <ce>CH3-C(OH)=CH2</ce>. # Quando l'enolo viene riprotonato dal solvente (<ce>D3O^+</ce>), l'attacco del deuterio avviene sul carbonio in alpha, introducendo l'isotopo: <ce>CH3-C(=O^+-H)-CH2D</ce>. # La successiva deprotonazione dell'ossigeno rigenera il chetone deuterato in alpha. L'idratazione, invece, prevede l'attacco dell'ossigeno di <ce>D2O</ce> direttamente sul carbonio carbonilico. Quando l'idrato elimina acqua per tornare al chetone, rompe i legami C-O appena formati, senza che avvenga alcuna rottura o formazione di legami C-H (o C-D) sul carbonio centrale. === 80 === * '''Effetto dei gruppi <ce>CF3</ce>:''' L'esafluoroacetone possiede sei atomi di fluoro altamente elettronegativi. I due gruppi <ce>-CF3</ce> esercitano un effetto induttivo elettron-attrattore di eccezionale intensità. Il carbonio carbonilico si ritrova privato di densità elettronica, accumulando una parziale carica positiva enorme che rende la molecola straordinariamente elettrofila. Inoltre, la conversione a idrato tetraedrico allontana i legami polari riducendo le repulsioni elettrostatiche interne. * '''Previsione dello stato in soluzione:''' Data la costante d'idratazione astronomica ≈ 1,2 × 10⁶, l'equilibrio è totalmente spostato a destra. In soluzione acquosa, l'esafluoroacetone '''esiste quasi esclusivamente (all'incirca al 100%) come idrato''' <ce>[(CF3)2C(OH)2]</ce>, mentre la quantità di chetone libero è infinitesimale. == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di alcoli (emiacetali e acetali) == === Esercizio 81 === == Meccanismi e Teoria == === 1. Meccanismo dell'idratazione acido-catalizzata della formaldeide (HCHO) === Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco di un nucleofilo debole come l'acqua. # '''Protonazione:''' <ce>H2C=O + H^+ <=> H2C=O^+-H</ce> # '''Attacco nucleofilo:''' L'acqua attacca il carbonio carbonilico:<br /><ce>H2C=O^+-H + H2O <=> H2O^+-CH2-OH</ce> # '''Deprotonazione:''' Un'altra molecola di acqua rimuove il protone in eccesso, ripristinando il catalizzatore e formando il gem-diolo (idrato):<br /><ce>H2O^+-CH2-OH + H2O <=> HO-CH2-OH + H3O^+</ce> --- === 2. Meccanismo dell'idratazione base-catalizzata dell'acetaldeide (CH₃CHO) === Il catalizzatore basico (<ce>OH^-</ce>) è un nucleofilo forte che attacca direttamente il carbonio carbonilico senza bisogno di previa attivazione. # '''Attacco nucleofilo:''' L'idrossido attacca il carbonio:<br /><ce>CH3CHO + OH^- <=> CH3CH(O^-)OH</ce> # '''Protonazione dell'alcossido:''' L'intermedio alcossido strappa un protone dall'acqua, generando il gem-diolo e rigenerando il catalizzatore:<br /><ce>CH3CH(O^-)OH + H2O <=> CH3CH(OH)2 + OH^-</ce> --- === 3. Spiega perché la formaldeide esiste in soluzione acquosa quasi completamente come idrato, mentre l'acetone è idratato solo in minima parte === * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Non ha gruppi alchilici donatori di elettroni, quindi il carbonio carbonilico è fortemente parzialmente positivo (<math>\delta^+</math>). Inoltre, gli atomi di idrogeno hanno un ingombro sterico nullo, favorendo il passaggio dall'ibridazione $sp^2$ (120°) all'ibridazione $sp^3$ (109.5°). L'equilibrio è spostato verso l'idrato per oltre il 99%. * '''Acetone (<ce>(CH3)2C=O</ce>):''' Possiede due gruppi metilici che sono elettron-donatori per effetto induttivo ($+I$), stabilizzando la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile e rendendolo meno elettrofilo. Inoltre, i metili creano affollamento sterico nell'idrato ($sp^3$), dove gli angoli di legame si stringono. L'equilibrio favorisce nettamente il chetone di partenza (>99.9%). --- === 4. Ordina i seguenti composti per costante di idratazione decrescente ($K_{\text{hyd}}$) e giustifica === L'ordine corretto è: :<ce>Cl3CCHO > HCHO > CH3CHO > (CH3)2CO</ce> '''Giustificazione:''' * '''Tricloroacetaldeide (<ce>Cl3CCHO</ce>):''' I tre atomi di cloro sono fortemente elettron-attrattori per effetto induttivo ($-I$). Deficitano massicciamente il carbonio carbonilico di elettroni, rendendolo estremamente reattivo. * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Nessun effetto induttivo stabilizzante, zero ingombro sterico. * '''Acetaldeide (<ce>CH3CHO</ce>):''' Un gruppo metilico stabilizza parzialmente il carbonile e aumenta leggermente l'ingombro. * '''Acetone (<ce>(CH3)2CO</ce>):''' Due gruppi metilici stabilizzano fortemente il carbonile e massimizzano l'ingombro sterico nell'idrato. --- === 5. Il ciclopropanone ha una $K_{\text{hyd}}$ molto alta. Proponi una spiegazione basata sulla tensione d'anello === Nel ciclopropanone, l'anello a tre termini costringe il carbonio carbonilico ($sp^2$) a un angolo di legame di circa 60°. La deviazione dall'angolo ideale di 120° è enorme, provocando una '''tensione d'anello eccezionale'''. Quando il ciclopropanone viene idratato, il carbonio passa a ibridazione $sp^3$ (il cui angolo ideale sarebbe 109.5°). L'angolo reale rimane compresso a 60°, ma la deviazione dall'angolo ideale si riduce significativamente. Questa parziale '''liberazione dalla tensione d'anello''' (tensione angolare) rende l'idratazione termodinamicamente molto favorita. --- === 6. Perché i chetoni aromatici come il benzofenone ($Ph_2C=O$) hanno costanti di idratazione estremamente basse? === Il benzofenone ha una $K_{\text{hyd}}$ quasi nulla perché il doppio legame carbonilico è '''altamente stabilizzato per risonanza''' con i due anelli fenilici. L'idratazione romperebbe la coniugazione estesa del sistema carbonile-anelli aromatici. Inoltre, i due gruppi fenilici sono voluminosi e creano un enorme impedimento sterico all'attacco dell'acqua e alla successiva formazione del carbonio tetraedrico $sp^3$. --- === 7. Spiega il ruolo del catalizzatore acido nel favorire l'attacco nucleofilo dell'acqua sul carbonile === L'acqua è un nucleofilo debole e attacca i normali carbonili molto lentamente. Il catalizzatore acido protona l'ossigeno del carbonile. Questo sposta la densità elettronica verso l'ossigeno, aumentando drasticamente la carica parziale positiva (<math>\delta^+</math>) sul carbonio. Il carbonio diventa così un '''elettrofilo forte''', capace di subire rapidamente l'attacco dell'acqua. --- === 8. Perché l'idratazione è reversibile e quali fattori spostano l'equilibrio verso l'idrato? === L'idratazione è reversibile perché sia l'idrato (gem-diolo) che il composto carbonilico hanno stabilità energetiche comparabili, e i legami che si rompono e si formano (C-O e O-H) hanno energie simili. I fattori che spostano l'equilibrio verso l'idrato sono: * '''Fattori elettronici:''' Presenza di sostituenti elettron-attrattori ($-I$ o $-M$) vicini al carbonile. * '''Fattori sterici:''' Minor ingombro dei sostituenti (es. aldeidi rispetto ai chetoni). * '''Fattori geometrici:''' Rilascio di tensioni d'anello (come nei cicli a 3 o 4 termini). * '''Concentrazione:''' Un grande eccesso di acqua (solvente) sposta l'equilibrio a destra per il principio di Le Châtelier. --- == Esercizi Applicativi == === 9. Disegna il prodotto di idratazione del butanale ($CH_3CH_2CH_2CHO$) === Il butanale per idratazione fornisce il '''butan-1,1-diolo''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OH)2</ce> --- === 10. Disegna il prodotto di idratazione del cicloesanone === L'attacco sul carbonio carbonilico del cicloesanone porta alla formazione del '''cicloesan-1,1-diolo'''. [[File:Cyclohexane-1,1-diol.svg|thumb|120px|Struttura del cicloesan-1,1-diolo]] --- === 11. Disegna il prodotto di idratazione del 2,2-dimetilpropanale (pivalaldeide) === La pivalaldeide si idrata trasformando il gruppo formilico nel corrispondente diolo, producendo il '''2,2-dimetilpropan-1,1-diolo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)2</ce> --- === 12. Disegna il prodotto di idratazione del clorale ($Cl_3CCHO$) e spiega perché questo composto esiste prevalentemente come idrato === Il clorale forma il '''clorale idrato''': :<ce>Cl3C-CH(OH)2</ce> '''Spiegazione:''' Esiste prevalentemente come idrato perché il gruppo <ce>-CCl3</ce> esercita un effetto induttivo elettron-attrattore massiccio sul carbonio adiacente, destabilizzando il carbonile di partenza. Una volta formato l'idrato, inoltre, si instaurano '''legami a idrogeno intramolecolari''' tra gli idrogeni dei gruppi <ce>-OH</ce> e gli atomi di cloro, stabilizzando ulteriormente il prodotto. --- === 13. Il glucosio in soluzione acquosa esiste in equilibrio tra forma aperta (aldeidica) e forme cicliche (emiacetali). Se si considera solo la forma aperta, quale carbonio verrebbe idratato? === La struttura lineare (aperta) del D-glucosio presenta la funzione aldeidica sul primo carbonio della catena. Pertanto, il carbonio che subisce l'idratazione è il '''Carbonio 1 (C1)'''. --- === 14. L'1,1,1-trifluoroacetone ($CF_3COCH_3$) è più idratato dell'acetone. Perché? === L'1,1,1-trifluoroacetone è molto più idratato dell'acetone grazie alla presenza del gruppo <ce>-CF3</ce>. Il fluoro è l'elemento più elettronegativo; il gruppo <ce>-CF3</ce> attrae fortemente la densità elettronica per effetto induttivo ($-I$), impoverendo il carbonio del carbonile e rendendolo un elettrofilo estremamente reattivo rispetto a quello dell'acetone non sostituito. --- == Esercizi di Confronto == === 15. Confronta la reattività verso l'idratazione di: Propanale vs propanone === * '''Effetto Elettronico:''' Il propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>) ha un solo gruppo alchilico elettron-donatore, mentre il propanone (<ce>CH3COCH3</ce>) ne ha due. I due gruppi dell'acetone riducono la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile, rendendolo meno elettrofilo. * '''Effetto Sterico:''' Nel propanale il carbonio è legato a un idrogeno (ingombro minimo). Nel propanone ci sono due gruppi metilici; nel passaggio a $sp^3$ (idrato) i sostituenti si avvicinano e l'interazione sterica destabilizza l'idrato del propanone. * '''Conclusione:''' Il '''propanale''' ha una reattività e una $K_{\text{hyd}}$ nettamente maggiore del propanone. --- === 16. Tra acetaldeide e cloroacetaldeide ($ClCH_2CHO$), quale ha $K_{\text{hyd}}$ maggiore? Giustifica === La '''cloroacetaldeide (<ce>ClCH2CHO</ce>)''' ha una $K_{\text{hyd}}$ maggiore. '''Giustificazione:''' L'atomo di cloro sulla cloroacetaldeide attrae elettroni per effetto induttivo ($-I$). Questo riduce la densità elettronica sul carbonio carbonilico, aumentandone l'elettrofilia e favorendo la formazione dell'idrato. L'acetaldeide ha invece un gruppo metilico che è debolmente elettron-donatore ($+I$). --- === 17. Confronta l'idratazione di formaldeide e acetone in termini di: Stabilità del carbonile di partenza e Stabilità dell'idrato formato === * '''Stabilità del carbonile di partenza:''' Il carbonile dell'acetone è fortemente stabilizzato dall'effetto induttivo $+I$ dei due metili. Il carbonile della formaldeide non ha stabilizzazioni ed è intrinsecamente ad alta energia (instabile). * '''Stabilità dell'idrato formato:''' L'idrato della formaldeide non ha tensioni steriche. L'idrato dell'acetone soffre di repulsione sterica tra i due gruppi metilici forzati nella geometria tetraedrica $sp^3$. * '''Conclusione:''' La formaldeide ha un reagente instabile e un idrato stabile (idratazione molto favorita); l'acetone ha un reagente stabile e un idrato instabile (idratazione sfavorita). --- === 18. Il gliossilato ($OHC–COO^-$) è molto più idratato della gliceraldeide. Proponi una spiegazione === Nel gliossilato il carbonile è direttamente adiacente a un gruppo carbossilato (<ce>-COO^-</ce>). Il carbonio del gruppo carbossilico accumula una parziale carica positiva, generando una forte repulsione dipolo-dipolo tra carboni adiacenti (<math>\text{O}=\text{C}^{\delta+}-\text{C}^{\delta+}=\text{O}</math>). L'idratazione del gruppo aldeidico converte il carbonio in $sp^3$, riducendo drasticamente questa repulsione destabilizzante. Nella gliceraldeide i gruppi ossidrilici vicini inducono solo un moderato effetto $-I$, senza una repulsione dipolo-dipolo così marcata. --- == Esercizi Avanzati == === 19. In presenza di $D_2O$ e catalisi acida, l'acetone subisce scambio isotopico H/D sugli idrogeni $\alpha$. Tuttavia, l'idratazione stessa non introduce deuterio sul carbonio carbonilico. Spiega perché lo scambio $\alpha$ avviene e quale meccanismo lo permette === Lo scambio isotopico in posizione $\alpha$ avviene attraverso la formazione dell''''enolo''', non tramite l'idratazione: # L'acetone viene protonato sull'ossigeno: <ce>(CH3)2C=O^+ -H</ce>. # Il solvente (<ce>D2O</ce>) rimuove un protone dal carbonio in $\alpha$, formando l'enolo neutro: <ce>CH3-C(OH)=CH2</ce>. # Quando l'enolo viene riprotonato dal solvente (<ce>D3O^+</ce>), l'attacco del deuterio avviene sul carbonio in $\alpha$, introducendo l'isotopo: <ce>CH3-C(=O^+-H)-CH2D</ce>. # La successiva deprotonazione dell'ossigeno rigenera il chetone deuterato in $\alpha$. L'idratazione, invece, prevede l'attacco dell'ossigeno di <ce>D2O</ce> direttamente sul carbonio carbonilico. Quando l'idrato elimina acqua per tornare al chetone, rompe i legami C-O appena formati, senza che avvenga alcuna rottura o formazione di legami C-H (o C-D) sul carbonio centrale. --- === 20. Il composto esafluoroacetone $[(CF_3)_2C=O]$ ha una $K_{\text{hyd}} \approx 1,2 \times 10^6$, enormemente superiore all'acetone. Sulla base di questo dato: Spiega l'effetto dei gruppi $CF_3$ e Prevedi se l'esafluoroacetone in soluzione acquosa esiste principalmente come chetone o come idrato === * '''Effetto dei gruppi <ce>CF3</ce>:''' L'esafluoroacetone possiede sei atomi di fluoro altamente elettronegativi. I due gruppi <ce>-CF3</ce> esercitano un effetto induttivo elettron-attrattore ($-I$) di eccezionale intensità. Il carbonio carbonilico si ritrova privato di densità elettronica, accumulando una parziale carica positiva enorme che rende la molecola straordinariamente elettrofila. Inoltre, la conversione a idrato tetraedrico allontana i legami polari riducendo le repulsioni elettrostatiche interne. * '''Previsione dello stato in soluzione:''' Data la costante d'idratazione astronomica ($K_{\text{hyd}} \approx 1,2 \times 10^6$), l'equilibrio è totalmente spostato a destra. In soluzione acquosa, l'esafluoroacetone '''esiste quasi esclusivamente (all'incirca al 100%) come idrato''' <ce>[(CF3)2C(OH)2]</ce>, mentre la quantità di chetone libero è infinitesimale. == Esercizi sulle riduzioni biologiche di aldeidi e chetoni col NADH == === Esercizio 101 === testo ... ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == ... == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/19%3A_Aldehydes_and_Ketones-_Nucleophilic_Addition_Reactions Aldeidi e chetoni] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche lzpb3axxkj3t4dtbn2dj1cftju5z4mv 498383 498382 2026-05-24T13:30:56Z Mattia0207 51042 /* Meccanismi e Teoria */ 498383 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura di aldeidi e chetoni == === Esercizio 1 === testo === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... === == Esercizi sulla preparazione e ossidazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 21 === Spiega perché il PCC permette di ottenere aldeidi da alcoli primari senza formare acidi carbossilici. === Esercizio 22 === Se si ossida propan-1-olo con PCC che prodotto si ottiene? Scrivi la formula chimica del prodotto, il suo nome IUPAC e poi disegnalo. === Esercizio 23 === Indica quali dei seguenti composti erano alcoli primari o alcoli primari prima di venir ossidati: a) CH₃COCH₃ b) HCHO c) CH₃CH₂CHO d) CH₃CH₂COCH₃ === Esercizio 24 === Completa le reazioni indicando e disegnando il prodotto organico ottenuto: a) 1-propanolo + PCC → ? b) 2-butanolo + PCC → ? c) etanolo + DMP → ? === Esercizio 25 === Partendo dal composto: CH₃CH₂CH₂OH a) indica il nome dell’alcol b) classifica il prodotto come aldeide o chetone c) scrivi il nome IUPAC del prodotto finale d) Disegna il prodotto finale === Esercizio 26 === Quale prodotto si ottiene ossidando il 2-pentanolo? Scrivi: * formula di struttura * nome IUPAC del prodotto === Esercizio 27 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH2–CH(CH3)–CH2OH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2OH (CH3)2CH–CH2–CH2OH CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2OH === Esercizio 28 === Se si ossida il 2-metilpropan-1-olo che prodotto si ottiene? Dopo aver disegnato il prodotto ottenuto, scrivi la sua formula chimica e il nome IUPAC. === Esercizio 29 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH(OH)–CH3 CH3–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH2–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH(OH)–CH(CH3)–CH3 === Esercizio 30 === Completa la seguente trasformazione: CH₃CH₂OH → ? → CH₃COOH Indica: 1. la formula e il nome IUPAC del composto intermedio 2. il reagente che permette il primo passaggio 3. il tipo di reazione coinvolta === Esercizio 31 === Spiega perché le aldeidi si ossidano più facilmente dei chetoni. === Esercizio 32 === Spiega cosa è il reattivo di Tollens. === Esercizio 33 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH2–CHO (CH3)2CH–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CHO === Esercizio 34 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH2CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–CHO (CH3)3C–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2–CHO === Esercizio 35 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH(CH3)–CHO C6H5–CHO C6H5–CH2–CHO === Esercizio 36 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CH2–CHO === Esercizio 37 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–C(CH3)2–CHO CH2=CH–CH2–CHO C6H5–CH(CH3)–CHO C6H5–CH2–CH2–CHO === Esercizio 38 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH2CH3)–CHO (CH3)2CH–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–CHO CH3–CH=CH–CH2–CHO === Esercizio 39 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–COOH CH3–CH(CH2CH3)–CH2–COOH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–COOH === Esercizio 40 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–COOH CH2=CH–CH2–COOH CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–COOH === Soluzioni === '''21)''' Il PCC è una versione più blanda dell'acido cromico, quindi non è in grado di ossidare direttamente gli alcoli primari in acidi carbossilici. '''22)''' CH₃CH₂CHO, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''23)''' Alcol secondario, alcol primario, alcol primario, alcol secondario '''24)''' Propanale [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] 2-butanone [[File:2-Butanon.svg|2-Butanon|143x143px]] etanale [[File:Acetaldehyde-skeletal.svg|Acetaldehyde-skeletal|105x105px]] '''25)''' 1-propanolo, aldeide, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''26)''' CH₃CH₂CH₂COCH₃, 2-pentanone      '''27)'''[[File:Esercizio_27,1.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,4.png|senza_cornice|169x169px]] '''28)''' (CH3)2CH–CHO, 2-metilpropanale, [[File:Esercizio_28.png|senza_cornice|187x187px]] '''29)''' [[File:Skeletal structure of propanone (acetone).svg|Skeletal_structure_of_propanone_(acetone)|99x99px]] [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|227x227px]] [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|238x238px]] [[File:Esercizio_29.png|senza_cornice|184x184px]] '''30)''' CH₃COH, etanale, PCC, ossidazione di alcoli primari '''31)''' Le aldeidi si ossidano molto più facilmente dei chetoni principalmente perché possiedono un atomo di idrogeno direttamente legato al carbonio carbonilico, che può essere facilmente rimosso durante l'ossidazione ad acido carbossilico. Al contrario, i chetoni non hanno questo idrogeno e richiedono la rottura di un forte legame per ossidarsi, il che richiede condizioni estreme. '''32)''' Il reattivo di Tollens è una soluzione basica e acquosa costituita da ioni argento (I) disciolti in ammoniaca diluita. Quando è presente un'aldeide, subisce ossidazione, causando la riduzione degli ioni argento (I) ad argento metallico. Il risultato è la deposizione di argento sulla superficie della provetta, formando un rivestimento riflettente simile a uno specchio. I chetoni, al contrario, non reagiscono con il reattivo di Tollens, rendendo questo test specifico per le aldeidi. '''33)''' [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|140x140px]] [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_33,3.png|senza_cornice|157x157px]][[File:Esercizio_33,4.png|senza_cornice|179x179px]] '''34)''' [[File:Esercizio_34,1.png|senza_cornice|178x178px]] [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|189x189px]] [[File:Esercizio_34,3.png|senza_cornice|204x204px]] [[File:Esercizio_34,4.png|senza_cornice|203x203px]] '''35)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|167x167px]] [[File:Esercizio_35,2.png|senza_cornice|187x187px]][[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|180x180px]][[File:Esercizio_35,4.png|senza_cornice|149x149px]] '''36)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|159x159px]] [[File:Esercizio_36,3.png|senza_cornice|160x160px]] [[File:Esercizio_36,4.png|senza_cornice|143x143px]] '''37)''' [[File:Esercizio_37,1.png|senza_cornice|158x158px]] [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|138x138px]] [[File:Esercizio_37,3.png|senza_cornice|156x156px]] [[File:Esercizio_37,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''38)''' [[File:Esercizio_38,1.png|senza_cornice|148x148px]] [[File:Esercizio_38,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|153x153px]] [[File:Esercizio_38,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''39)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|138x138px]] 2-metilpentanale; [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|172x172px]] 3-metilbutanale; [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|180x180px]] 3-metilpentanale; [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|173x173px]] 3-etilpentanale '''40)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|144x144px]] esanale; [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|168x168px]] 5-metilesanale; [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|161x161px]] but-3-en-ale; [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|170x170px]] 4,4-dimetilpentanale == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni == === Esercizio 41 === Descrivi il meccanismo generale dell’addizione nucleofila a un carbonile indicando cosa avviene: * nel primo stadio, * nel secondo stadio, * e quale cambiamento di ibridazione subisce il carbonio carbonilico. === Esercizio 42 === Perché aldeidi e chetoni non subiscono una sostituzione nucleofila classica come gli alogenuri alchilici? Spiega il ruolo dell’intermedio tetraedrico alcossido. === Esercizio 43 === Spiega la stereochimica dell’addizione nucleofila ai carbonili distinguendo tra faccia ''re'' e faccia ''si''. In quali condizioni si può formare una miscela racemica? === Esercizio 44 === Confronta il meccanismo di addizione di un nucleofilo carico negativamente con quello di un nucleofilo neutro a un’aldeide o a un chetone. Qual è la principale differenza nel prodotto finale? === Esercizio 45 === Perché le aldeidi sono generalmente più reattive dei chetoni nelle reazioni di addizione nucleofila? === Esercizio 46 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + Cl⁻ → HOCH2​Cl === Esercizio 47 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CHO + Br⁻ → CH3​CH(OH)Br === Esercizio 48 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CH2​CHO + I⁻ → CH3​CH2​CH(OH)I === Esercizio 49 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + F⁻ → (CH3​)2​C(OH)F === Esercizio 50 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + CH3​O⁻ → HOCH2​OCH3​ === Esercizio 51 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + NH3​ → H2​C=NH+H2​O === Esercizio 52 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + OH⁻ → (CH3​)2​C(OH)2​ === Esercizio 53 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: C6​H5​CHO + Br⁻ → C6​H5​CH(OH)Br === Esercizio 54 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​​CH2CHO + Cl⁻ → CH3CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 55 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3​)CH2​CHO + Br⁻ → CH3​CH(CH3​)CH2​CH(OH)Br === Esercizio 56 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH2CH2​CHO + Cl⁻ → CH3​CH2CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 57 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​COCH2​CH3 ​+ Br⁻ → CH3​C(OH)BrCH2​CH3 === Esercizio 58 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH2​C(OH)ClCH2​CH3​ === Esercizio 59 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3CH2​CH2​COCH2​CH3​ + Br⁻ → CH3CH2​CH2​C(OH)BrCH2​CH3​ === Esercizio 60 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3)CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH(CH3)CH2​C(OH)ClCH2​CH3 === Soluzioni === '''41)''' Nel primo stadio il nucleofilo attacca il carbonio elettrofilo del gruppo carbonilico C=O. Gli elettroni del legame π si spostano verso l’ossigeno, formando un intermedio tetraedrico alcossido. Il carbonio carbonilico cambia ibridazione da sp2 ad sp3. Nel secondo stadio l’alcossido viene protonato da un acido formando un alcol. '''42)''' Aldeidi e chetoni non possiedono un buon gruppo uscente legato al carbonile. Per questo motivo il nucleofilo non sostituisce un gruppo già presente, ma si addiziona al carbonio carbonilico. L’attacco nucleofilo porta alla formazione di un intermedio tetraedrico alcossido, nel quale l’ossigeno possiede carica negativa. Successivamente questo intermedio viene protonato formando il prodotto finale. '''43)''' Il gruppo carbonilico è planare e presenta due facce distinte chiamate ''re'' e ''si''. Se i due gruppi legati al carbonile sono differenti, l’attacco del nucleofilo può avvenire da entrambi i lati del piano. Dopo l’addizione, il carbonio passa da geometria trigonale planare a tetraedrica e può diventare un centro chirale. Se il nucleofilo attacca con uguale probabilità entrambe le facce, si ottiene una miscela racemica 50:50 di enantiomeri. '''44)''' Un nucleofilo carico negativamente attacca direttamente il carbonio carbonilico formando un alcossido che, dopo protonazione, dà un alcol. Un nucleofilo neutro invece possiede un idrogeno aggiuntivo che permette l’eliminazione dell’ossigeno carbonilico sotto forma di acqua. In questo caso si forma un doppio legame tra carbonio e nucleofilo: '''C=Nu'''. '''45)''' Le aldeidi sono più reattive dei chetoni per due motivi principali: * Fattori elettronici: nei chetoni sono presenti due gruppi alchilici che donano densità elettronica al carbonio carbonilico, riducendone la carica positiva parziale e quindi l’elettrofilia. * Fattori sterici: nei chetoni il carbonile è più ingombrato, quindi il nucleofilo incontra maggiore difficoltà ad attaccare il carbonio. '''53)''' [[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|181x181px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_53.png|senza_cornice|175x175px]] Fenilmetanale; 1-bromofenilmetanolo '''54)''' [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200|152x152px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_54.png|senza_cornice|168x168px]] Propanale; 1-cloropropan-1-olo '''55)''' [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|175x175px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_55.png|senza_cornice|167x167px]] 3-metilbutanale; 1-bromo-3-metilbutan-1-olo '''56)''' [[File:Butyraldehyde 200.svg|Butyraldehyde_200|185x185px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_56.png|senza_cornice|171x171px]] Butanale; 1-clorobutan-1-olo '''57)''' [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|193x193px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_57.png|senza_cornice|187x187px]] Butanone; 2-bromobutan-2-olo '''58)''' [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|223x223px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_58.png|senza_cornice|244x244px]] 3-pentanone; 3-cloropentan-3-olo '''59)''' [[File:Esercizio_59,1.png|senza_cornice|198x198px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_59,2.png|senza_cornice|222x222px]] 3-esanone; 3-bromoesan-3olo '''60)''' [[File:Esercizio_60,1.png|senza_cornice|199x199px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_60,2.png|senza_cornice|230x230px]] 5-metilesan-3-one; 3-cloro-5-metilesan-3-olo == Esercizi sulle reazioni di idratazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 61 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione acido-catalizzata della formaldeide (HCHO). === Esercizio 62 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione base-catalizzata dell'acetaldeide (CH₃CHO). === Esercizio 63 === Spiega perché la formaldeide esiste in soluzione acquosa quasi completamente come idrato, mentre l'acetone è idratato solo in minima parte. === Esercizio 64 === Ordina i seguenti composti per costante di idratazione decrescente e giustifica: * Formaldeide (HCHO) * Etanale (C₂H₄O) * 2-propanone(C₃H₆O) * Tricloroacetaldedide (Cl₃CCHO) === Esercizio 65 === Perché i chetoni aromatici come il benzofenone (Ph₂C=O) hanno costanti di idratazione estremamente basse? === Esercizio 66 === Spiega il ruolo del catalizzatore acido nel favorire l'attacco nucleofilo dell'acqua sul carbonile. === Esercizio 67 === Il ciclopropanone ha una costante di idratazione molto alta. Proponi una spiegazione basata sulla tensione d'anello. === Esercizio 68 === Perché l'idratazione è reversibile e quali fattori spostano l'equilibrio verso l'idrato? === Esercizio 69 === Disegna il prodotto di idratazione del butanale (CH₃CH₂CH₂CHO). === Esercizio 70 === Disegna il prodotto di idratazione del cicloesanone. === Esercizio 71 === Disegna il prodotto di idratazione del 2,2-dimetilpropanale (pivalaldeide). === Esercizio 72 === Disegna il prodotto di idratazione del clorale (Cl₃CCHO) e spiega perché questo composto esiste prevalentemente come idrato. === Esercizio 73 === Il glucosio in soluzione acquosa esiste in equilibrio tra forma aperta (aldeidica) e forme cicliche (emiacetali). Se si considera solo la forma aperta, quale carbonio verrebbe idratato? === Esercizio 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone (CF₃COCH₃) è più idratato dell'acetone. Perché? === Esercizio 75 === Confronta la reattività verso l'idratazione di: * Propanale vs propanone * Spiega la differenza in termini di effetti elettronici e sterici. === Esercizio 76 === Tra acetaldeide e cloroacetaldeide (ClCH₂CHO), quale ha una costante di idratazione maggiore? Giustifica. === Esercizio 77 === Confronta l'idratazione di formaldeide e acetone in termini di: * Stabilità del carbonile di partenza * Stabilità dell'idrato formato === Esercizio 78 === L' acido 2-ossoetanoico(OHC–COO⁻) è molto più idratato della gliceraldeide. Proponi una spiegazione === Esercizio 79 === In presenza di D₂O e catalisi acida, l'acetone subisce scambio isotopico H/D sugli idrogeni α. Tuttavia, l'idratazione stessa non introduce deuterio sul carbonio carbonilico. Spiega perché lo scambio α avviene e quale meccanismo lo permette. === Esercizio 80 === Il composto esafluoroacetone [(CF₃)₂C=O] ha una costante di idratazione ≈ 1,2 × 10⁶, enormemente superiore all'acetone. Sulla base di questo dato: * Spiega l'effetto dei gruppi CF₃ * Prevedi se l'esafluoroacetone in soluzione acquosa esiste principalmente come chetone o come idrato === Soluzioni === === 61 === Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco di un nucleofilo debole come l'acqua. # '''Protonazione:''' <ce>H2C=O + H^+ <=> H2C=O^+-H</ce> # '''Attacco nucleofilo:''' L'acqua attacca il carbonio carbonilico:<br /><ce>H2C=O^+-H + H2O <=> H2O^+-CH2-OH</ce> # '''Deprotonazione:''' Un'altra molecola di acqua rimuove il protone in eccesso, ripristinando il catalizzatore e formando il gem-diolo (idrato):<br /><ce>H2O^+-CH2-OH + H2O <=> HO-CH2-OH + H3O^+</ce> === 62 === Il catalizzatore basico (<ce>OH^-</ce>) è un nucleofilo forte che attacca direttamente il carbonio carbonilico senza bisogno di previa attivazione. # '''Attacco nucleofilo:''' L'idrossido attacca il carbonio:<br /><ce>CH3CHO + OH^- <=> CH3CH(O^-)OH</ce> # '''Protonazione dell'alcossido:''' L'intermedio alcossido strappa un protone dall'acqua, generando il gem-diolo e rigenerando il catalizzatore:<br /><ce>CH3CH(O^-)OH + H2O <=> CH3CH(OH)2 + OH^-</ce> === 63 === * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Non ha gruppi alchilici donatori di elettroni, quindi il carbonio carbonilico è fortemente parzialmente positivo (<math>\delta^+</math>). Inoltre, gli atomi di idrogeno hanno un ingombro sterico nullo, favorendo il passaggio dall'ibridazione sp^2 (120°) all'ibridazione sp^3 (109.5°). L'equilibrio è spostato verso l'idrato per oltre il 99%. * '''Acetone (<ce>(CH3)2C=O</ce>):''' Possiede due gruppi metilici che sono elettron-donatori per effetto induttivo, stabilizzando la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile e rendendolo meno elettrofilo. Inoltre, i metili creano affollamento sterico nell'idrato sp^3, dove gli angoli di legame si stringono. L'equilibrio favorisce nettamente il chetone di partenza (>99.9%). === 64 === L'ordine corretto è: :<ce>Cl3CCHO > HCHO > CH3CHO > (CH3)2CO</ce> '''Giustificazione:''' * '''Tricloroacetaldeide (<ce>Cl3CCHO</ce>):''' I tre atomi di cloro sono fortemente elettron-attrattori per effetto induttivo ($-I$). Deficitano massicciamente il carbonio carbonilico di elettroni, rendendolo estremamente reattivo. * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Nessun effetto induttivo stabilizzante, zero ingombro sterico. * '''Acetaldeide (<ce>CH3CHO</ce>):''' Un gruppo metilico stabilizza parzialmente il carbonile e aumenta leggermente l'ingombro. * '''Acetone (<ce>(CH3)2CO</ce>):''' Due gruppi metilici stabilizzano fortemente il carbonile e massimizzano l'ingombro sterico nell'idrato. === 65 === Nel ciclopropanone, l'anello a tre termini costringe il carbonio carbonilico sp^2 a un angolo di legame di circa 60°. La deviazione dall'angolo ideale di 120° è enorme, provocando una '''tensione d'anello eccezionale'''. Quando il ciclopropanone viene idratato, il carbonio passa a ibridazione sp^3 (il cui angolo ideale sarebbe 109.5°). L'angolo reale rimane compresso a 60°, ma la deviazione dall'angolo ideale si riduce significativamente. Questa parziale '''liberazione dalla tensione d'anello''' (tensione angolare) rende l'idratazione termodinamicamente molto favorita. === 66 === Il benzofenone ha una costante di idratazione quasi nulla perché il doppio legame carbonilico è '''altamente stabilizzato per risonanza''' con i due anelli fenilici. L'idratazione romperebbe la coniugazione estesa del sistema carbonile-anelli aromatici. Inoltre, i due gruppi fenilici sono voluminosi e creano un enorme impedimento sterico all'attacco dell'acqua e alla successiva formazione del carbonio tetraedrico sp^3 === 67 === L'acqua è un nucleofilo debole e attacca i normali carbonili molto lentamente. Il catalizzatore acido protona l'ossigeno del carbonile. Questo sposta la densità elettronica verso l'ossigeno, aumentando drasticamente la carica parziale positiva (<math>\delta^+</math>) sul carbonio. Il carbonio diventa così un '''elettrofilo forte''', capace di subire rapidamente l'attacco dell'acqua. === 68 === L'idratazione è reversibile perché sia l'idrato (gem-diolo) che il composto carbonilico hanno stabilità energetiche comparabili, e i legami che si rompono e si formano (C-O e O-H) hanno energie simili. I fattori che spostano l'equilibrio verso l'idrato sono: * '''Fattori elettronici:''' Presenza di sostituenti elettron-attrattori vicini al carbonile. * '''Fattori sterici:''' Minor ingombro dei sostituenti (es. aldeidi rispetto ai chetoni). * '''Fattori geometrici:''' Rilascio di tensioni d'anello (come nei cicli a 3 o 4 termini). * '''Concentrazione:''' Un grande eccesso di acqua (solvente) sposta l'equilibrio a destra. === 69 === Il butanale per idratazione fornisce il '''butan-1,1-diolo''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OH)2</ce> === 70 === L'attacco sul carbonio carbonilico del cicloesanone porta alla formazione del '''cicloesan-1,1-diolo'''. === 71 === La pivalaldeide si idrata trasformando il gruppo formilico nel corrispondente diolo, producendo il '''2,2-dimetilpropan-1,1-diolo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)2</ce> === 72 === Il clorale forma il '''clorale idrato''': :<ce>Cl3C-CH(OH)2</ce> '''Spiegazione:''' Esiste prevalentemente come idrato perché il gruppo <ce>-CCl3</ce> esercita un effetto induttivo elettron-attrattore massiccio sul carbonio adiacente, destabilizzando il carbonile di partenza. Una volta formato l'idrato, inoltre, si instaurano '''legami a idrogeno intramolecolari''' tra gli idrogeni dei gruppi <ce>-OH</ce> e gli atomi di cloro, stabilizzando ulteriormente il prodotto. === 73 === La struttura lineare (aperta) del D-glucosio presenta la funzione aldeidica sul primo carbonio della catena. Pertanto, il carbonio che subisce l'idratazione è il '''Carbonio 1 (C1)'''. === 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone è molto più idratato dell'acetone grazie alla presenza del gruppo <ce>-CF3</ce>. Il fluoro è l'elemento più elettronegativo; il gruppo <ce>-CF3</ce> attrae fortemente la densità elettronica per effetto induttivo, impoverendo il carbonio del carbonile e rendendolo un elettrofilo estremamente reattivo rispetto a quello dell'acetone non sostituito. === 75 === * '''Effetto Elettronico:''' Il propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>) ha un solo gruppo alchilico elettron-donatore, mentre il propanone (<ce>CH3COCH3</ce>) ne ha due. I due gruppi dell'acetone riducono la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile, rendendolo meno elettrofilo. * '''Effetto Sterico:''' Nel propanale il carbonio è legato a un idrogeno (ingombro minimo). Nel propanone ci sono due gruppi metilici; nel passaggio a sp^3 (idrato) i sostituenti si avvicinano e l'interazione sterica destabilizza l'idrato del propanone. * '''Conclusione:''' Il '''propanale''' ha una reattività e una costante di idratazione nettamente maggiore del propanone. === 76 === La '''cloroacetaldeide (<ce>ClCH2CHO</ce>)''' ha una $K_{\text{hyd}}$ maggiore. '''Giustificazione:''' L'atomo di cloro sulla cloroacetaldeide attrae elettroni per effetto induttivo (. Questo riduce la densità elettronica sul carbonio carbonilico, aumentandone l'elettrofilia e favorendo la formazione dell'idrato. L'acetaldeide ha invece un gruppo metilico che è debolmente elettron-donatore. === 77 === * '''Stabilità del carbonile di partenza:''' Il carbonile dell'acetone è fortemente stabilizzato dall'effetto induttivo dei due metili. Il carbonile della formaldeide non ha stabilizzazioni ed è intrinsecamente ad alta energia (instabile). * '''Stabilità dell'idrato formato:''' L'idrato della formaldeide non ha tensioni steriche. L'idrato dell'acetone soffre di repulsione sterica tra i due gruppi metilici forzati nella geometria tetraedrica sp^3 * '''Conclusione:''' La formaldeide ha un reagente instabile e un idrato stabile (idratazione molto favorita); l'acetone ha un reagente stabile e un idrato instabile (idratazione sfavorita). === 78 === Nel gliossilato il carbonile è direttamente adiacente a un gruppo carbossilato (<ce>-COO^-</ce>). Il carbonio del gruppo carbossilico accumula una parziale carica positiva, generando una forte repulsione dipolo-dipolo tra carboni adiacenti (<math>\text{O}=\text{C}^{\delta+}-\text{C}^{\delta+}=\text{O}</math>). L'idratazione del gruppo aldeidico converte il carbonio in sp^3, riducendo drasticamente questa repulsione destabilizzante. Nella gliceraldeide i gruppi ossidrilici vicini inducono solo un moderato effetto , senza una repulsione dipolo-dipolo così marcata. === 79 === Lo scambio isotopico in posizione alpha avviene attraverso la formazione dell''''enolo''', non tramite l'idratazione: # L'acetone viene protonato sull'ossigeno: <ce>(CH3)2C=O^+ -H</ce>. # Il solvente (<ce>D2O</ce>) rimuove un protone dal carbonio in alpha, formando l'enolo neutro: <ce>CH3-C(OH)=CH2</ce>. # Quando l'enolo viene riprotonato dal solvente (<ce>D3O^+</ce>), l'attacco del deuterio avviene sul carbonio in alpha, introducendo l'isotopo: <ce>CH3-C(=O^+-H)-CH2D</ce>. # La successiva deprotonazione dell'ossigeno rigenera il chetone deuterato in alpha. L'idratazione, invece, prevede l'attacco dell'ossigeno di <ce>D2O</ce> direttamente sul carbonio carbonilico. Quando l'idrato elimina acqua per tornare al chetone, rompe i legami C-O appena formati, senza che avvenga alcuna rottura o formazione di legami C-H (o C-D) sul carbonio centrale. === 80 === * '''Effetto dei gruppi <ce>CF3</ce>:''' L'esafluoroacetone possiede sei atomi di fluoro altamente elettronegativi. I due gruppi <ce>-CF3</ce> esercitano un effetto induttivo elettron-attrattore di eccezionale intensità. Il carbonio carbonilico si ritrova privato di densità elettronica, accumulando una parziale carica positiva enorme che rende la molecola straordinariamente elettrofila. Inoltre, la conversione a idrato tetraedrico allontana i legami polari riducendo le repulsioni elettrostatiche interne. * '''Previsione dello stato in soluzione:''' Data la costante d'idratazione astronomica ≈ 1,2 × 10⁶, l'equilibrio è totalmente spostato a destra. In soluzione acquosa, l'esafluoroacetone '''esiste quasi esclusivamente (all'incirca al 100%) come idrato''' <ce>[(CF3)2C(OH)2]</ce>, mentre la quantità di chetone libero è infinitesimale. == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di alcoli (emiacetali e acetali) == === Esercizio 81 === == Esercizi Applicativi == === 9. Disegna il prodotto di idratazione del butanale ($CH_3CH_2CH_2CHO$) === Il butanale per idratazione fornisce il '''butan-1,1-diolo''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OH)2</ce> --- === 10. Disegna il prodotto di idratazione del cicloesanone === L'attacco sul carbonio carbonilico del cicloesanone porta alla formazione del '''cicloesan-1,1-diolo'''. [[File:Cyclohexane-1,1-diol.svg|thumb|120px|Struttura del cicloesan-1,1-diolo]] --- === 11. Disegna il prodotto di idratazione del 2,2-dimetilpropanale (pivalaldeide) === La pivalaldeide si idrata trasformando il gruppo formilico nel corrispondente diolo, producendo il '''2,2-dimetilpropan-1,1-diolo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)2</ce> --- === 12. Disegna il prodotto di idratazione del clorale ($Cl_3CCHO$) e spiega perché questo composto esiste prevalentemente come idrato === Il clorale forma il '''clorale idrato''': :<ce>Cl3C-CH(OH)2</ce> '''Spiegazione:''' Esiste prevalentemente come idrato perché il gruppo <ce>-CCl3</ce> esercita un effetto induttivo elettron-attrattore massiccio sul carbonio adiacente, destabilizzando il carbonile di partenza. Una volta formato l'idrato, inoltre, si instaurano '''legami a idrogeno intramolecolari''' tra gli idrogeni dei gruppi <ce>-OH</ce> e gli atomi di cloro, stabilizzando ulteriormente il prodotto. --- === 13. Il glucosio in soluzione acquosa esiste in equilibrio tra forma aperta (aldeidica) e forme cicliche (emiacetali). Se si considera solo la forma aperta, quale carbonio verrebbe idratato? === La struttura lineare (aperta) del D-glucosio presenta la funzione aldeidica sul primo carbonio della catena. Pertanto, il carbonio che subisce l'idratazione è il '''Carbonio 1 (C1)'''. --- === 14. L'1,1,1-trifluoroacetone ($CF_3COCH_3$) è più idratato dell'acetone. Perché? === L'1,1,1-trifluoroacetone è molto più idratato dell'acetone grazie alla presenza del gruppo <ce>-CF3</ce>. Il fluoro è l'elemento più elettronegativo; il gruppo <ce>-CF3</ce> attrae fortemente la densità elettronica per effetto induttivo ($-I$), impoverendo il carbonio del carbonile e rendendolo un elettrofilo estremamente reattivo rispetto a quello dell'acetone non sostituito. --- == Esercizi di Confronto == === 15. Confronta la reattività verso l'idratazione di: Propanale vs propanone === * '''Effetto Elettronico:''' Il propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>) ha un solo gruppo alchilico elettron-donatore, mentre il propanone (<ce>CH3COCH3</ce>) ne ha due. I due gruppi dell'acetone riducono la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile, rendendolo meno elettrofilo. * '''Effetto Sterico:''' Nel propanale il carbonio è legato a un idrogeno (ingombro minimo). Nel propanone ci sono due gruppi metilici; nel passaggio a $sp^3$ (idrato) i sostituenti si avvicinano e l'interazione sterica destabilizza l'idrato del propanone. * '''Conclusione:''' Il '''propanale''' ha una reattività e una $K_{\text{hyd}}$ nettamente maggiore del propanone. --- === 16. Tra acetaldeide e cloroacetaldeide ($ClCH_2CHO$), quale ha $K_{\text{hyd}}$ maggiore? Giustifica === La '''cloroacetaldeide (<ce>ClCH2CHO</ce>)''' ha una $K_{\text{hyd}}$ maggiore. '''Giustificazione:''' L'atomo di cloro sulla cloroacetaldeide attrae elettroni per effetto induttivo ($-I$). Questo riduce la densità elettronica sul carbonio carbonilico, aumentandone l'elettrofilia e favorendo la formazione dell'idrato. L'acetaldeide ha invece un gruppo metilico che è debolmente elettron-donatore ($+I$). --- === 17. Confronta l'idratazione di formaldeide e acetone in termini di: Stabilità del carbonile di partenza e Stabilità dell'idrato formato === * '''Stabilità del carbonile di partenza:''' Il carbonile dell'acetone è fortemente stabilizzato dall'effetto induttivo $+I$ dei due metili. Il carbonile della formaldeide non ha stabilizzazioni ed è intrinsecamente ad alta energia (instabile). * '''Stabilità dell'idrato formato:''' L'idrato della formaldeide non ha tensioni steriche. L'idrato dell'acetone soffre di repulsione sterica tra i due gruppi metilici forzati nella geometria tetraedrica $sp^3$. * '''Conclusione:''' La formaldeide ha un reagente instabile e un idrato stabile (idratazione molto favorita); l'acetone ha un reagente stabile e un idrato instabile (idratazione sfavorita). --- === 18. Il gliossilato ($OHC–COO^-$) è molto più idratato della gliceraldeide. Proponi una spiegazione === Nel gliossilato il carbonile è direttamente adiacente a un gruppo carbossilato (<ce>-COO^-</ce>). Il carbonio del gruppo carbossilico accumula una parziale carica positiva, generando una forte repulsione dipolo-dipolo tra carboni adiacenti (<math>\text{O}=\text{C}^{\delta+}-\text{C}^{\delta+}=\text{O}</math>). L'idratazione del gruppo aldeidico converte il carbonio in $sp^3$, riducendo drasticamente questa repulsione destabilizzante. Nella gliceraldeide i gruppi ossidrilici vicini inducono solo un moderato effetto $-I$, senza una repulsione dipolo-dipolo così marcata. --- == Esercizi Avanzati == === 19. In presenza di $D_2O$ e catalisi acida, l'acetone subisce scambio isotopico H/D sugli idrogeni $\alpha$. Tuttavia, l'idratazione stessa non introduce deuterio sul carbonio carbonilico. Spiega perché lo scambio $\alpha$ avviene e quale meccanismo lo permette === Lo scambio isotopico in posizione $\alpha$ avviene attraverso la formazione dell''''enolo''', non tramite l'idratazione: # L'acetone viene protonato sull'ossigeno: <ce>(CH3)2C=O^+ -H</ce>. # Il solvente (<ce>D2O</ce>) rimuove un protone dal carbonio in $\alpha$, formando l'enolo neutro: <ce>CH3-C(OH)=CH2</ce>. # Quando l'enolo viene riprotonato dal solvente (<ce>D3O^+</ce>), l'attacco del deuterio avviene sul carbonio in $\alpha$, introducendo l'isotopo: <ce>CH3-C(=O^+-H)-CH2D</ce>. # La successiva deprotonazione dell'ossigeno rigenera il chetone deuterato in $\alpha$. L'idratazione, invece, prevede l'attacco dell'ossigeno di <ce>D2O</ce> direttamente sul carbonio carbonilico. Quando l'idrato elimina acqua per tornare al chetone, rompe i legami C-O appena formati, senza che avvenga alcuna rottura o formazione di legami C-H (o C-D) sul carbonio centrale. --- === 20. Il composto esafluoroacetone $[(CF_3)_2C=O]$ ha una $K_{\text{hyd}} \approx 1,2 \times 10^6$, enormemente superiore all'acetone. Sulla base di questo dato: Spiega l'effetto dei gruppi $CF_3$ e Prevedi se l'esafluoroacetone in soluzione acquosa esiste principalmente come chetone o come idrato === * '''Effetto dei gruppi <ce>CF3</ce>:''' L'esafluoroacetone possiede sei atomi di fluoro altamente elettronegativi. I due gruppi <ce>-CF3</ce> esercitano un effetto induttivo elettron-attrattore ($-I$) di eccezionale intensità. Il carbonio carbonilico si ritrova privato di densità elettronica, accumulando una parziale carica positiva enorme che rende la molecola straordinariamente elettrofila. Inoltre, la conversione a idrato tetraedrico allontana i legami polari riducendo le repulsioni elettrostatiche interne. * '''Previsione dello stato in soluzione:''' Data la costante d'idratazione astronomica ($K_{\text{hyd}} \approx 1,2 \times 10^6$), l'equilibrio è totalmente spostato a destra. In soluzione acquosa, l'esafluoroacetone '''esiste quasi esclusivamente (all'incirca al 100%) come idrato''' <ce>[(CF3)2C(OH)2]</ce>, mentre la quantità di chetone libero è infinitesimale. == Esercizi sulle riduzioni biologiche di aldeidi e chetoni col NADH == === Esercizio 101 === testo ... ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == ... == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/19%3A_Aldehydes_and_Ketones-_Nucleophilic_Addition_Reactions Aldeidi e chetoni] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 90do2i1uzjouys36eqj1mahhd724h7d 498384 498383 2026-05-24T13:31:16Z Mattia0207 51042 /* Esercizi Applicativi */ 498384 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura di aldeidi e chetoni == === Esercizio 1 === testo === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... === == Esercizi sulla preparazione e ossidazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 21 === Spiega perché il PCC permette di ottenere aldeidi da alcoli primari senza formare acidi carbossilici. === Esercizio 22 === Se si ossida propan-1-olo con PCC che prodotto si ottiene? Scrivi la formula chimica del prodotto, il suo nome IUPAC e poi disegnalo. === Esercizio 23 === Indica quali dei seguenti composti erano alcoli primari o alcoli primari prima di venir ossidati: a) CH₃COCH₃ b) HCHO c) CH₃CH₂CHO d) CH₃CH₂COCH₃ === Esercizio 24 === Completa le reazioni indicando e disegnando il prodotto organico ottenuto: a) 1-propanolo + PCC → ? b) 2-butanolo + PCC → ? c) etanolo + DMP → ? === Esercizio 25 === Partendo dal composto: CH₃CH₂CH₂OH a) indica il nome dell’alcol b) classifica il prodotto come aldeide o chetone c) scrivi il nome IUPAC del prodotto finale d) Disegna il prodotto finale === Esercizio 26 === Quale prodotto si ottiene ossidando il 2-pentanolo? Scrivi: * formula di struttura * nome IUPAC del prodotto === Esercizio 27 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH2–CH(CH3)–CH2OH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2OH (CH3)2CH–CH2–CH2OH CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2OH === Esercizio 28 === Se si ossida il 2-metilpropan-1-olo che prodotto si ottiene? Dopo aver disegnato il prodotto ottenuto, scrivi la sua formula chimica e il nome IUPAC. === Esercizio 29 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH(OH)–CH3 CH3–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH2–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH(OH)–CH(CH3)–CH3 === Esercizio 30 === Completa la seguente trasformazione: CH₃CH₂OH → ? → CH₃COOH Indica: 1. la formula e il nome IUPAC del composto intermedio 2. il reagente che permette il primo passaggio 3. il tipo di reazione coinvolta === Esercizio 31 === Spiega perché le aldeidi si ossidano più facilmente dei chetoni. === Esercizio 32 === Spiega cosa è il reattivo di Tollens. === Esercizio 33 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH2–CHO (CH3)2CH–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CHO === Esercizio 34 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH2CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–CHO (CH3)3C–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2–CHO === Esercizio 35 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH(CH3)–CHO C6H5–CHO C6H5–CH2–CHO === Esercizio 36 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CH2–CHO === Esercizio 37 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–C(CH3)2–CHO CH2=CH–CH2–CHO C6H5–CH(CH3)–CHO C6H5–CH2–CH2–CHO === Esercizio 38 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH2CH3)–CHO (CH3)2CH–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–CHO CH3–CH=CH–CH2–CHO === Esercizio 39 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–COOH CH3–CH(CH2CH3)–CH2–COOH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–COOH === Esercizio 40 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–COOH CH2=CH–CH2–COOH CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–COOH === Soluzioni === '''21)''' Il PCC è una versione più blanda dell'acido cromico, quindi non è in grado di ossidare direttamente gli alcoli primari in acidi carbossilici. '''22)''' CH₃CH₂CHO, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''23)''' Alcol secondario, alcol primario, alcol primario, alcol secondario '''24)''' Propanale [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] 2-butanone [[File:2-Butanon.svg|2-Butanon|143x143px]] etanale [[File:Acetaldehyde-skeletal.svg|Acetaldehyde-skeletal|105x105px]] '''25)''' 1-propanolo, aldeide, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''26)''' CH₃CH₂CH₂COCH₃, 2-pentanone      '''27)'''[[File:Esercizio_27,1.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,4.png|senza_cornice|169x169px]] '''28)''' (CH3)2CH–CHO, 2-metilpropanale, [[File:Esercizio_28.png|senza_cornice|187x187px]] '''29)''' [[File:Skeletal structure of propanone (acetone).svg|Skeletal_structure_of_propanone_(acetone)|99x99px]] [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|227x227px]] [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|238x238px]] [[File:Esercizio_29.png|senza_cornice|184x184px]] '''30)''' CH₃COH, etanale, PCC, ossidazione di alcoli primari '''31)''' Le aldeidi si ossidano molto più facilmente dei chetoni principalmente perché possiedono un atomo di idrogeno direttamente legato al carbonio carbonilico, che può essere facilmente rimosso durante l'ossidazione ad acido carbossilico. Al contrario, i chetoni non hanno questo idrogeno e richiedono la rottura di un forte legame per ossidarsi, il che richiede condizioni estreme. '''32)''' Il reattivo di Tollens è una soluzione basica e acquosa costituita da ioni argento (I) disciolti in ammoniaca diluita. Quando è presente un'aldeide, subisce ossidazione, causando la riduzione degli ioni argento (I) ad argento metallico. Il risultato è la deposizione di argento sulla superficie della provetta, formando un rivestimento riflettente simile a uno specchio. I chetoni, al contrario, non reagiscono con il reattivo di Tollens, rendendo questo test specifico per le aldeidi. '''33)''' [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|140x140px]] [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_33,3.png|senza_cornice|157x157px]][[File:Esercizio_33,4.png|senza_cornice|179x179px]] '''34)''' [[File:Esercizio_34,1.png|senza_cornice|178x178px]] [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|189x189px]] [[File:Esercizio_34,3.png|senza_cornice|204x204px]] [[File:Esercizio_34,4.png|senza_cornice|203x203px]] '''35)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|167x167px]] [[File:Esercizio_35,2.png|senza_cornice|187x187px]][[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|180x180px]][[File:Esercizio_35,4.png|senza_cornice|149x149px]] '''36)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|159x159px]] [[File:Esercizio_36,3.png|senza_cornice|160x160px]] [[File:Esercizio_36,4.png|senza_cornice|143x143px]] '''37)''' [[File:Esercizio_37,1.png|senza_cornice|158x158px]] [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|138x138px]] [[File:Esercizio_37,3.png|senza_cornice|156x156px]] [[File:Esercizio_37,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''38)''' [[File:Esercizio_38,1.png|senza_cornice|148x148px]] [[File:Esercizio_38,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|153x153px]] [[File:Esercizio_38,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''39)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|138x138px]] 2-metilpentanale; [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|172x172px]] 3-metilbutanale; [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|180x180px]] 3-metilpentanale; [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|173x173px]] 3-etilpentanale '''40)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|144x144px]] esanale; [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|168x168px]] 5-metilesanale; [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|161x161px]] but-3-en-ale; [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|170x170px]] 4,4-dimetilpentanale == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni == === Esercizio 41 === Descrivi il meccanismo generale dell’addizione nucleofila a un carbonile indicando cosa avviene: * nel primo stadio, * nel secondo stadio, * e quale cambiamento di ibridazione subisce il carbonio carbonilico. === Esercizio 42 === Perché aldeidi e chetoni non subiscono una sostituzione nucleofila classica come gli alogenuri alchilici? Spiega il ruolo dell’intermedio tetraedrico alcossido. === Esercizio 43 === Spiega la stereochimica dell’addizione nucleofila ai carbonili distinguendo tra faccia ''re'' e faccia ''si''. In quali condizioni si può formare una miscela racemica? === Esercizio 44 === Confronta il meccanismo di addizione di un nucleofilo carico negativamente con quello di un nucleofilo neutro a un’aldeide o a un chetone. Qual è la principale differenza nel prodotto finale? === Esercizio 45 === Perché le aldeidi sono generalmente più reattive dei chetoni nelle reazioni di addizione nucleofila? === Esercizio 46 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + Cl⁻ → HOCH2​Cl === Esercizio 47 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CHO + Br⁻ → CH3​CH(OH)Br === Esercizio 48 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CH2​CHO + I⁻ → CH3​CH2​CH(OH)I === Esercizio 49 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + F⁻ → (CH3​)2​C(OH)F === Esercizio 50 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + CH3​O⁻ → HOCH2​OCH3​ === Esercizio 51 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + NH3​ → H2​C=NH+H2​O === Esercizio 52 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + OH⁻ → (CH3​)2​C(OH)2​ === Esercizio 53 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: C6​H5​CHO + Br⁻ → C6​H5​CH(OH)Br === Esercizio 54 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​​CH2CHO + Cl⁻ → CH3CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 55 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3​)CH2​CHO + Br⁻ → CH3​CH(CH3​)CH2​CH(OH)Br === Esercizio 56 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH2CH2​CHO + Cl⁻ → CH3​CH2CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 57 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​COCH2​CH3 ​+ Br⁻ → CH3​C(OH)BrCH2​CH3 === Esercizio 58 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH2​C(OH)ClCH2​CH3​ === Esercizio 59 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3CH2​CH2​COCH2​CH3​ + Br⁻ → CH3CH2​CH2​C(OH)BrCH2​CH3​ === Esercizio 60 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3)CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH(CH3)CH2​C(OH)ClCH2​CH3 === Soluzioni === '''41)''' Nel primo stadio il nucleofilo attacca il carbonio elettrofilo del gruppo carbonilico C=O. Gli elettroni del legame π si spostano verso l’ossigeno, formando un intermedio tetraedrico alcossido. Il carbonio carbonilico cambia ibridazione da sp2 ad sp3. Nel secondo stadio l’alcossido viene protonato da un acido formando un alcol. '''42)''' Aldeidi e chetoni non possiedono un buon gruppo uscente legato al carbonile. Per questo motivo il nucleofilo non sostituisce un gruppo già presente, ma si addiziona al carbonio carbonilico. L’attacco nucleofilo porta alla formazione di un intermedio tetraedrico alcossido, nel quale l’ossigeno possiede carica negativa. Successivamente questo intermedio viene protonato formando il prodotto finale. '''43)''' Il gruppo carbonilico è planare e presenta due facce distinte chiamate ''re'' e ''si''. Se i due gruppi legati al carbonile sono differenti, l’attacco del nucleofilo può avvenire da entrambi i lati del piano. Dopo l’addizione, il carbonio passa da geometria trigonale planare a tetraedrica e può diventare un centro chirale. Se il nucleofilo attacca con uguale probabilità entrambe le facce, si ottiene una miscela racemica 50:50 di enantiomeri. '''44)''' Un nucleofilo carico negativamente attacca direttamente il carbonio carbonilico formando un alcossido che, dopo protonazione, dà un alcol. Un nucleofilo neutro invece possiede un idrogeno aggiuntivo che permette l’eliminazione dell’ossigeno carbonilico sotto forma di acqua. In questo caso si forma un doppio legame tra carbonio e nucleofilo: '''C=Nu'''. '''45)''' Le aldeidi sono più reattive dei chetoni per due motivi principali: * Fattori elettronici: nei chetoni sono presenti due gruppi alchilici che donano densità elettronica al carbonio carbonilico, riducendone la carica positiva parziale e quindi l’elettrofilia. * Fattori sterici: nei chetoni il carbonile è più ingombrato, quindi il nucleofilo incontra maggiore difficoltà ad attaccare il carbonio. '''53)''' [[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|181x181px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_53.png|senza_cornice|175x175px]] Fenilmetanale; 1-bromofenilmetanolo '''54)''' [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200|152x152px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_54.png|senza_cornice|168x168px]] Propanale; 1-cloropropan-1-olo '''55)''' [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|175x175px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_55.png|senza_cornice|167x167px]] 3-metilbutanale; 1-bromo-3-metilbutan-1-olo '''56)''' [[File:Butyraldehyde 200.svg|Butyraldehyde_200|185x185px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_56.png|senza_cornice|171x171px]] Butanale; 1-clorobutan-1-olo '''57)''' [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|193x193px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_57.png|senza_cornice|187x187px]] Butanone; 2-bromobutan-2-olo '''58)''' [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|223x223px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_58.png|senza_cornice|244x244px]] 3-pentanone; 3-cloropentan-3-olo '''59)''' [[File:Esercizio_59,1.png|senza_cornice|198x198px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_59,2.png|senza_cornice|222x222px]] 3-esanone; 3-bromoesan-3olo '''60)''' [[File:Esercizio_60,1.png|senza_cornice|199x199px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_60,2.png|senza_cornice|230x230px]] 5-metilesan-3-one; 3-cloro-5-metilesan-3-olo == Esercizi sulle reazioni di idratazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 61 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione acido-catalizzata della formaldeide (HCHO). === Esercizio 62 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione base-catalizzata dell'acetaldeide (CH₃CHO). === Esercizio 63 === Spiega perché la formaldeide esiste in soluzione acquosa quasi completamente come idrato, mentre l'acetone è idratato solo in minima parte. === Esercizio 64 === Ordina i seguenti composti per costante di idratazione decrescente e giustifica: * Formaldeide (HCHO) * Etanale (C₂H₄O) * 2-propanone(C₃H₆O) * Tricloroacetaldedide (Cl₃CCHO) === Esercizio 65 === Perché i chetoni aromatici come il benzofenone (Ph₂C=O) hanno costanti di idratazione estremamente basse? === Esercizio 66 === Spiega il ruolo del catalizzatore acido nel favorire l'attacco nucleofilo dell'acqua sul carbonile. === Esercizio 67 === Il ciclopropanone ha una costante di idratazione molto alta. Proponi una spiegazione basata sulla tensione d'anello. === Esercizio 68 === Perché l'idratazione è reversibile e quali fattori spostano l'equilibrio verso l'idrato? === Esercizio 69 === Disegna il prodotto di idratazione del butanale (CH₃CH₂CH₂CHO). === Esercizio 70 === Disegna il prodotto di idratazione del cicloesanone. === Esercizio 71 === Disegna il prodotto di idratazione del 2,2-dimetilpropanale (pivalaldeide). === Esercizio 72 === Disegna il prodotto di idratazione del clorale (Cl₃CCHO) e spiega perché questo composto esiste prevalentemente come idrato. === Esercizio 73 === Il glucosio in soluzione acquosa esiste in equilibrio tra forma aperta (aldeidica) e forme cicliche (emiacetali). Se si considera solo la forma aperta, quale carbonio verrebbe idratato? === Esercizio 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone (CF₃COCH₃) è più idratato dell'acetone. Perché? === Esercizio 75 === Confronta la reattività verso l'idratazione di: * Propanale vs propanone * Spiega la differenza in termini di effetti elettronici e sterici. === Esercizio 76 === Tra acetaldeide e cloroacetaldeide (ClCH₂CHO), quale ha una costante di idratazione maggiore? Giustifica. === Esercizio 77 === Confronta l'idratazione di formaldeide e acetone in termini di: * Stabilità del carbonile di partenza * Stabilità dell'idrato formato === Esercizio 78 === L' acido 2-ossoetanoico(OHC–COO⁻) è molto più idratato della gliceraldeide. Proponi una spiegazione === Esercizio 79 === In presenza di D₂O e catalisi acida, l'acetone subisce scambio isotopico H/D sugli idrogeni α. Tuttavia, l'idratazione stessa non introduce deuterio sul carbonio carbonilico. Spiega perché lo scambio α avviene e quale meccanismo lo permette. === Esercizio 80 === Il composto esafluoroacetone [(CF₃)₂C=O] ha una costante di idratazione ≈ 1,2 × 10⁶, enormemente superiore all'acetone. Sulla base di questo dato: * Spiega l'effetto dei gruppi CF₃ * Prevedi se l'esafluoroacetone in soluzione acquosa esiste principalmente come chetone o come idrato === Soluzioni === === 61 === Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco di un nucleofilo debole come l'acqua. # '''Protonazione:''' <ce>H2C=O + H^+ <=> H2C=O^+-H</ce> # '''Attacco nucleofilo:''' L'acqua attacca il carbonio carbonilico:<br /><ce>H2C=O^+-H + H2O <=> H2O^+-CH2-OH</ce> # '''Deprotonazione:''' Un'altra molecola di acqua rimuove il protone in eccesso, ripristinando il catalizzatore e formando il gem-diolo (idrato):<br /><ce>H2O^+-CH2-OH + H2O <=> HO-CH2-OH + H3O^+</ce> === 62 === Il catalizzatore basico (<ce>OH^-</ce>) è un nucleofilo forte che attacca direttamente il carbonio carbonilico senza bisogno di previa attivazione. # '''Attacco nucleofilo:''' L'idrossido attacca il carbonio:<br /><ce>CH3CHO + OH^- <=> CH3CH(O^-)OH</ce> # '''Protonazione dell'alcossido:''' L'intermedio alcossido strappa un protone dall'acqua, generando il gem-diolo e rigenerando il catalizzatore:<br /><ce>CH3CH(O^-)OH + H2O <=> CH3CH(OH)2 + OH^-</ce> === 63 === * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Non ha gruppi alchilici donatori di elettroni, quindi il carbonio carbonilico è fortemente parzialmente positivo (<math>\delta^+</math>). Inoltre, gli atomi di idrogeno hanno un ingombro sterico nullo, favorendo il passaggio dall'ibridazione sp^2 (120°) all'ibridazione sp^3 (109.5°). L'equilibrio è spostato verso l'idrato per oltre il 99%. * '''Acetone (<ce>(CH3)2C=O</ce>):''' Possiede due gruppi metilici che sono elettron-donatori per effetto induttivo, stabilizzando la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile e rendendolo meno elettrofilo. Inoltre, i metili creano affollamento sterico nell'idrato sp^3, dove gli angoli di legame si stringono. L'equilibrio favorisce nettamente il chetone di partenza (>99.9%). === 64 === L'ordine corretto è: :<ce>Cl3CCHO > HCHO > CH3CHO > (CH3)2CO</ce> '''Giustificazione:''' * '''Tricloroacetaldeide (<ce>Cl3CCHO</ce>):''' I tre atomi di cloro sono fortemente elettron-attrattori per effetto induttivo ($-I$). Deficitano massicciamente il carbonio carbonilico di elettroni, rendendolo estremamente reattivo. * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Nessun effetto induttivo stabilizzante, zero ingombro sterico. * '''Acetaldeide (<ce>CH3CHO</ce>):''' Un gruppo metilico stabilizza parzialmente il carbonile e aumenta leggermente l'ingombro. * '''Acetone (<ce>(CH3)2CO</ce>):''' Due gruppi metilici stabilizzano fortemente il carbonile e massimizzano l'ingombro sterico nell'idrato. === 65 === Nel ciclopropanone, l'anello a tre termini costringe il carbonio carbonilico sp^2 a un angolo di legame di circa 60°. La deviazione dall'angolo ideale di 120° è enorme, provocando una '''tensione d'anello eccezionale'''. Quando il ciclopropanone viene idratato, il carbonio passa a ibridazione sp^3 (il cui angolo ideale sarebbe 109.5°). L'angolo reale rimane compresso a 60°, ma la deviazione dall'angolo ideale si riduce significativamente. Questa parziale '''liberazione dalla tensione d'anello''' (tensione angolare) rende l'idratazione termodinamicamente molto favorita. === 66 === Il benzofenone ha una costante di idratazione quasi nulla perché il doppio legame carbonilico è '''altamente stabilizzato per risonanza''' con i due anelli fenilici. L'idratazione romperebbe la coniugazione estesa del sistema carbonile-anelli aromatici. Inoltre, i due gruppi fenilici sono voluminosi e creano un enorme impedimento sterico all'attacco dell'acqua e alla successiva formazione del carbonio tetraedrico sp^3 === 67 === L'acqua è un nucleofilo debole e attacca i normali carbonili molto lentamente. Il catalizzatore acido protona l'ossigeno del carbonile. Questo sposta la densità elettronica verso l'ossigeno, aumentando drasticamente la carica parziale positiva (<math>\delta^+</math>) sul carbonio. Il carbonio diventa così un '''elettrofilo forte''', capace di subire rapidamente l'attacco dell'acqua. === 68 === L'idratazione è reversibile perché sia l'idrato (gem-diolo) che il composto carbonilico hanno stabilità energetiche comparabili, e i legami che si rompono e si formano (C-O e O-H) hanno energie simili. I fattori che spostano l'equilibrio verso l'idrato sono: * '''Fattori elettronici:''' Presenza di sostituenti elettron-attrattori vicini al carbonile. * '''Fattori sterici:''' Minor ingombro dei sostituenti (es. aldeidi rispetto ai chetoni). * '''Fattori geometrici:''' Rilascio di tensioni d'anello (come nei cicli a 3 o 4 termini). * '''Concentrazione:''' Un grande eccesso di acqua (solvente) sposta l'equilibrio a destra. === 69 === Il butanale per idratazione fornisce il '''butan-1,1-diolo''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OH)2</ce> === 70 === L'attacco sul carbonio carbonilico del cicloesanone porta alla formazione del '''cicloesan-1,1-diolo'''. === 71 === La pivalaldeide si idrata trasformando il gruppo formilico nel corrispondente diolo, producendo il '''2,2-dimetilpropan-1,1-diolo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)2</ce> === 72 === Il clorale forma il '''clorale idrato''': :<ce>Cl3C-CH(OH)2</ce> '''Spiegazione:''' Esiste prevalentemente come idrato perché il gruppo <ce>-CCl3</ce> esercita un effetto induttivo elettron-attrattore massiccio sul carbonio adiacente, destabilizzando il carbonile di partenza. Una volta formato l'idrato, inoltre, si instaurano '''legami a idrogeno intramolecolari''' tra gli idrogeni dei gruppi <ce>-OH</ce> e gli atomi di cloro, stabilizzando ulteriormente il prodotto. === 73 === La struttura lineare (aperta) del D-glucosio presenta la funzione aldeidica sul primo carbonio della catena. Pertanto, il carbonio che subisce l'idratazione è il '''Carbonio 1 (C1)'''. === 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone è molto più idratato dell'acetone grazie alla presenza del gruppo <ce>-CF3</ce>. Il fluoro è l'elemento più elettronegativo; il gruppo <ce>-CF3</ce> attrae fortemente la densità elettronica per effetto induttivo, impoverendo il carbonio del carbonile e rendendolo un elettrofilo estremamente reattivo rispetto a quello dell'acetone non sostituito. === 75 === * '''Effetto Elettronico:''' Il propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>) ha un solo gruppo alchilico elettron-donatore, mentre il propanone (<ce>CH3COCH3</ce>) ne ha due. I due gruppi dell'acetone riducono la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile, rendendolo meno elettrofilo. * '''Effetto Sterico:''' Nel propanale il carbonio è legato a un idrogeno (ingombro minimo). Nel propanone ci sono due gruppi metilici; nel passaggio a sp^3 (idrato) i sostituenti si avvicinano e l'interazione sterica destabilizza l'idrato del propanone. * '''Conclusione:''' Il '''propanale''' ha una reattività e una costante di idratazione nettamente maggiore del propanone. === 76 === La '''cloroacetaldeide (<ce>ClCH2CHO</ce>)''' ha una $K_{\text{hyd}}$ maggiore. '''Giustificazione:''' L'atomo di cloro sulla cloroacetaldeide attrae elettroni per effetto induttivo (. Questo riduce la densità elettronica sul carbonio carbonilico, aumentandone l'elettrofilia e favorendo la formazione dell'idrato. L'acetaldeide ha invece un gruppo metilico che è debolmente elettron-donatore. === 77 === * '''Stabilità del carbonile di partenza:''' Il carbonile dell'acetone è fortemente stabilizzato dall'effetto induttivo dei due metili. Il carbonile della formaldeide non ha stabilizzazioni ed è intrinsecamente ad alta energia (instabile). * '''Stabilità dell'idrato formato:''' L'idrato della formaldeide non ha tensioni steriche. L'idrato dell'acetone soffre di repulsione sterica tra i due gruppi metilici forzati nella geometria tetraedrica sp^3 * '''Conclusione:''' La formaldeide ha un reagente instabile e un idrato stabile (idratazione molto favorita); l'acetone ha un reagente stabile e un idrato instabile (idratazione sfavorita). === 78 === Nel gliossilato il carbonile è direttamente adiacente a un gruppo carbossilato (<ce>-COO^-</ce>). Il carbonio del gruppo carbossilico accumula una parziale carica positiva, generando una forte repulsione dipolo-dipolo tra carboni adiacenti (<math>\text{O}=\text{C}^{\delta+}-\text{C}^{\delta+}=\text{O}</math>). L'idratazione del gruppo aldeidico converte il carbonio in sp^3, riducendo drasticamente questa repulsione destabilizzante. Nella gliceraldeide i gruppi ossidrilici vicini inducono solo un moderato effetto , senza una repulsione dipolo-dipolo così marcata. === 79 === Lo scambio isotopico in posizione alpha avviene attraverso la formazione dell''''enolo''', non tramite l'idratazione: # L'acetone viene protonato sull'ossigeno: <ce>(CH3)2C=O^+ -H</ce>. # Il solvente (<ce>D2O</ce>) rimuove un protone dal carbonio in alpha, formando l'enolo neutro: <ce>CH3-C(OH)=CH2</ce>. # Quando l'enolo viene riprotonato dal solvente (<ce>D3O^+</ce>), l'attacco del deuterio avviene sul carbonio in alpha, introducendo l'isotopo: <ce>CH3-C(=O^+-H)-CH2D</ce>. # La successiva deprotonazione dell'ossigeno rigenera il chetone deuterato in alpha. L'idratazione, invece, prevede l'attacco dell'ossigeno di <ce>D2O</ce> direttamente sul carbonio carbonilico. Quando l'idrato elimina acqua per tornare al chetone, rompe i legami C-O appena formati, senza che avvenga alcuna rottura o formazione di legami C-H (o C-D) sul carbonio centrale. === 80 === * '''Effetto dei gruppi <ce>CF3</ce>:''' L'esafluoroacetone possiede sei atomi di fluoro altamente elettronegativi. I due gruppi <ce>-CF3</ce> esercitano un effetto induttivo elettron-attrattore di eccezionale intensità. Il carbonio carbonilico si ritrova privato di densità elettronica, accumulando una parziale carica positiva enorme che rende la molecola straordinariamente elettrofila. Inoltre, la conversione a idrato tetraedrico allontana i legami polari riducendo le repulsioni elettrostatiche interne. * '''Previsione dello stato in soluzione:''' Data la costante d'idratazione astronomica ≈ 1,2 × 10⁶, l'equilibrio è totalmente spostato a destra. In soluzione acquosa, l'esafluoroacetone '''esiste quasi esclusivamente (all'incirca al 100%) come idrato''' <ce>[(CF3)2C(OH)2]</ce>, mentre la quantità di chetone libero è infinitesimale. == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di alcoli (emiacetali e acetali) == === Esercizio 81 === == Esercizi di Confronto == === 15. Confronta la reattività verso l'idratazione di: Propanale vs propanone === * '''Effetto Elettronico:''' Il propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>) ha un solo gruppo alchilico elettron-donatore, mentre il propanone (<ce>CH3COCH3</ce>) ne ha due. I due gruppi dell'acetone riducono la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile, rendendolo meno elettrofilo. * '''Effetto Sterico:''' Nel propanale il carbonio è legato a un idrogeno (ingombro minimo). Nel propanone ci sono due gruppi metilici; nel passaggio a $sp^3$ (idrato) i sostituenti si avvicinano e l'interazione sterica destabilizza l'idrato del propanone. * '''Conclusione:''' Il '''propanale''' ha una reattività e una $K_{\text{hyd}}$ nettamente maggiore del propanone. --- === 16. Tra acetaldeide e cloroacetaldeide ($ClCH_2CHO$), quale ha $K_{\text{hyd}}$ maggiore? Giustifica === La '''cloroacetaldeide (<ce>ClCH2CHO</ce>)''' ha una $K_{\text{hyd}}$ maggiore. '''Giustificazione:''' L'atomo di cloro sulla cloroacetaldeide attrae elettroni per effetto induttivo ($-I$). Questo riduce la densità elettronica sul carbonio carbonilico, aumentandone l'elettrofilia e favorendo la formazione dell'idrato. L'acetaldeide ha invece un gruppo metilico che è debolmente elettron-donatore ($+I$). --- === 17. Confronta l'idratazione di formaldeide e acetone in termini di: Stabilità del carbonile di partenza e Stabilità dell'idrato formato === * '''Stabilità del carbonile di partenza:''' Il carbonile dell'acetone è fortemente stabilizzato dall'effetto induttivo $+I$ dei due metili. Il carbonile della formaldeide non ha stabilizzazioni ed è intrinsecamente ad alta energia (instabile). * '''Stabilità dell'idrato formato:''' L'idrato della formaldeide non ha tensioni steriche. L'idrato dell'acetone soffre di repulsione sterica tra i due gruppi metilici forzati nella geometria tetraedrica $sp^3$. * '''Conclusione:''' La formaldeide ha un reagente instabile e un idrato stabile (idratazione molto favorita); l'acetone ha un reagente stabile e un idrato instabile (idratazione sfavorita). --- === 18. Il gliossilato ($OHC–COO^-$) è molto più idratato della gliceraldeide. Proponi una spiegazione === Nel gliossilato il carbonile è direttamente adiacente a un gruppo carbossilato (<ce>-COO^-</ce>). Il carbonio del gruppo carbossilico accumula una parziale carica positiva, generando una forte repulsione dipolo-dipolo tra carboni adiacenti (<math>\text{O}=\text{C}^{\delta+}-\text{C}^{\delta+}=\text{O}</math>). L'idratazione del gruppo aldeidico converte il carbonio in $sp^3$, riducendo drasticamente questa repulsione destabilizzante. Nella gliceraldeide i gruppi ossidrilici vicini inducono solo un moderato effetto $-I$, senza una repulsione dipolo-dipolo così marcata. --- == Esercizi Avanzati == === 19. In presenza di $D_2O$ e catalisi acida, l'acetone subisce scambio isotopico H/D sugli idrogeni $\alpha$. Tuttavia, l'idratazione stessa non introduce deuterio sul carbonio carbonilico. Spiega perché lo scambio $\alpha$ avviene e quale meccanismo lo permette === Lo scambio isotopico in posizione $\alpha$ avviene attraverso la formazione dell''''enolo''', non tramite l'idratazione: # L'acetone viene protonato sull'ossigeno: <ce>(CH3)2C=O^+ -H</ce>. # Il solvente (<ce>D2O</ce>) rimuove un protone dal carbonio in $\alpha$, formando l'enolo neutro: <ce>CH3-C(OH)=CH2</ce>. # Quando l'enolo viene riprotonato dal solvente (<ce>D3O^+</ce>), l'attacco del deuterio avviene sul carbonio in $\alpha$, introducendo l'isotopo: <ce>CH3-C(=O^+-H)-CH2D</ce>. # La successiva deprotonazione dell'ossigeno rigenera il chetone deuterato in $\alpha$. L'idratazione, invece, prevede l'attacco dell'ossigeno di <ce>D2O</ce> direttamente sul carbonio carbonilico. Quando l'idrato elimina acqua per tornare al chetone, rompe i legami C-O appena formati, senza che avvenga alcuna rottura o formazione di legami C-H (o C-D) sul carbonio centrale. --- === 20. Il composto esafluoroacetone $[(CF_3)_2C=O]$ ha una $K_{\text{hyd}} \approx 1,2 \times 10^6$, enormemente superiore all'acetone. Sulla base di questo dato: Spiega l'effetto dei gruppi $CF_3$ e Prevedi se l'esafluoroacetone in soluzione acquosa esiste principalmente come chetone o come idrato === * '''Effetto dei gruppi <ce>CF3</ce>:''' L'esafluoroacetone possiede sei atomi di fluoro altamente elettronegativi. I due gruppi <ce>-CF3</ce> esercitano un effetto induttivo elettron-attrattore ($-I$) di eccezionale intensità. Il carbonio carbonilico si ritrova privato di densità elettronica, accumulando una parziale carica positiva enorme che rende la molecola straordinariamente elettrofila. Inoltre, la conversione a idrato tetraedrico allontana i legami polari riducendo le repulsioni elettrostatiche interne. * '''Previsione dello stato in soluzione:''' Data la costante d'idratazione astronomica ($K_{\text{hyd}} \approx 1,2 \times 10^6$), l'equilibrio è totalmente spostato a destra. In soluzione acquosa, l'esafluoroacetone '''esiste quasi esclusivamente (all'incirca al 100%) come idrato''' <ce>[(CF3)2C(OH)2]</ce>, mentre la quantità di chetone libero è infinitesimale. == Esercizi sulle riduzioni biologiche di aldeidi e chetoni col NADH == === Esercizio 101 === testo ... ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == ... == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/19%3A_Aldehydes_and_Ketones-_Nucleophilic_Addition_Reactions Aldeidi e chetoni] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche 9c8j6xqax8qm2uaqcv2oad4t9yk3awp 498385 498384 2026-05-24T13:31:27Z Mattia0207 51042 /* Esercizi di Confronto */ 498385 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura di aldeidi e chetoni == === Esercizio 1 === testo === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... === == Esercizi sulla preparazione e ossidazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 21 === Spiega perché il PCC permette di ottenere aldeidi da alcoli primari senza formare acidi carbossilici. === Esercizio 22 === Se si ossida propan-1-olo con PCC che prodotto si ottiene? Scrivi la formula chimica del prodotto, il suo nome IUPAC e poi disegnalo. === Esercizio 23 === Indica quali dei seguenti composti erano alcoli primari o alcoli primari prima di venir ossidati: a) CH₃COCH₃ b) HCHO c) CH₃CH₂CHO d) CH₃CH₂COCH₃ === Esercizio 24 === Completa le reazioni indicando e disegnando il prodotto organico ottenuto: a) 1-propanolo + PCC → ? b) 2-butanolo + PCC → ? c) etanolo + DMP → ? === Esercizio 25 === Partendo dal composto: CH₃CH₂CH₂OH a) indica il nome dell’alcol b) classifica il prodotto come aldeide o chetone c) scrivi il nome IUPAC del prodotto finale d) Disegna il prodotto finale === Esercizio 26 === Quale prodotto si ottiene ossidando il 2-pentanolo? Scrivi: * formula di struttura * nome IUPAC del prodotto === Esercizio 27 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH2–CH(CH3)–CH2OH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2OH (CH3)2CH–CH2–CH2OH CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2OH === Esercizio 28 === Se si ossida il 2-metilpropan-1-olo che prodotto si ottiene? Dopo aver disegnato il prodotto ottenuto, scrivi la sua formula chimica e il nome IUPAC. === Esercizio 29 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH(OH)–CH3 CH3–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH2–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH(OH)–CH(CH3)–CH3 === Esercizio 30 === Completa la seguente trasformazione: CH₃CH₂OH → ? → CH₃COOH Indica: 1. la formula e il nome IUPAC del composto intermedio 2. il reagente che permette il primo passaggio 3. il tipo di reazione coinvolta === Esercizio 31 === Spiega perché le aldeidi si ossidano più facilmente dei chetoni. === Esercizio 32 === Spiega cosa è il reattivo di Tollens. === Esercizio 33 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH2–CHO (CH3)2CH–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CHO === Esercizio 34 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH2CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–CHO (CH3)3C–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2–CHO === Esercizio 35 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH(CH3)–CHO C6H5–CHO C6H5–CH2–CHO === Esercizio 36 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CH2–CHO === Esercizio 37 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–C(CH3)2–CHO CH2=CH–CH2–CHO C6H5–CH(CH3)–CHO C6H5–CH2–CH2–CHO === Esercizio 38 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH2CH3)–CHO (CH3)2CH–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–CHO CH3–CH=CH–CH2–CHO === Esercizio 39 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–COOH CH3–CH(CH2CH3)–CH2–COOH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–COOH === Esercizio 40 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–COOH CH2=CH–CH2–COOH CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–COOH === Soluzioni === '''21)''' Il PCC è una versione più blanda dell'acido cromico, quindi non è in grado di ossidare direttamente gli alcoli primari in acidi carbossilici. '''22)''' CH₃CH₂CHO, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''23)''' Alcol secondario, alcol primario, alcol primario, alcol secondario '''24)''' Propanale [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] 2-butanone [[File:2-Butanon.svg|2-Butanon|143x143px]] etanale [[File:Acetaldehyde-skeletal.svg|Acetaldehyde-skeletal|105x105px]] '''25)''' 1-propanolo, aldeide, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''26)''' CH₃CH₂CH₂COCH₃, 2-pentanone      '''27)'''[[File:Esercizio_27,1.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,4.png|senza_cornice|169x169px]] '''28)''' (CH3)2CH–CHO, 2-metilpropanale, [[File:Esercizio_28.png|senza_cornice|187x187px]] '''29)''' [[File:Skeletal structure of propanone (acetone).svg|Skeletal_structure_of_propanone_(acetone)|99x99px]] [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|227x227px]] [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|238x238px]] [[File:Esercizio_29.png|senza_cornice|184x184px]] '''30)''' CH₃COH, etanale, PCC, ossidazione di alcoli primari '''31)''' Le aldeidi si ossidano molto più facilmente dei chetoni principalmente perché possiedono un atomo di idrogeno direttamente legato al carbonio carbonilico, che può essere facilmente rimosso durante l'ossidazione ad acido carbossilico. Al contrario, i chetoni non hanno questo idrogeno e richiedono la rottura di un forte legame per ossidarsi, il che richiede condizioni estreme. '''32)''' Il reattivo di Tollens è una soluzione basica e acquosa costituita da ioni argento (I) disciolti in ammoniaca diluita. Quando è presente un'aldeide, subisce ossidazione, causando la riduzione degli ioni argento (I) ad argento metallico. Il risultato è la deposizione di argento sulla superficie della provetta, formando un rivestimento riflettente simile a uno specchio. I chetoni, al contrario, non reagiscono con il reattivo di Tollens, rendendo questo test specifico per le aldeidi. '''33)''' [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|140x140px]] [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_33,3.png|senza_cornice|157x157px]][[File:Esercizio_33,4.png|senza_cornice|179x179px]] '''34)''' [[File:Esercizio_34,1.png|senza_cornice|178x178px]] [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|189x189px]] [[File:Esercizio_34,3.png|senza_cornice|204x204px]] [[File:Esercizio_34,4.png|senza_cornice|203x203px]] '''35)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|167x167px]] [[File:Esercizio_35,2.png|senza_cornice|187x187px]][[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|180x180px]][[File:Esercizio_35,4.png|senza_cornice|149x149px]] '''36)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|159x159px]] [[File:Esercizio_36,3.png|senza_cornice|160x160px]] [[File:Esercizio_36,4.png|senza_cornice|143x143px]] '''37)''' [[File:Esercizio_37,1.png|senza_cornice|158x158px]] [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|138x138px]] [[File:Esercizio_37,3.png|senza_cornice|156x156px]] [[File:Esercizio_37,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''38)''' [[File:Esercizio_38,1.png|senza_cornice|148x148px]] [[File:Esercizio_38,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|153x153px]] [[File:Esercizio_38,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''39)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|138x138px]] 2-metilpentanale; [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|172x172px]] 3-metilbutanale; [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|180x180px]] 3-metilpentanale; [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|173x173px]] 3-etilpentanale '''40)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|144x144px]] esanale; [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|168x168px]] 5-metilesanale; [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|161x161px]] but-3-en-ale; [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|170x170px]] 4,4-dimetilpentanale == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni == === Esercizio 41 === Descrivi il meccanismo generale dell’addizione nucleofila a un carbonile indicando cosa avviene: * nel primo stadio, * nel secondo stadio, * e quale cambiamento di ibridazione subisce il carbonio carbonilico. === Esercizio 42 === Perché aldeidi e chetoni non subiscono una sostituzione nucleofila classica come gli alogenuri alchilici? Spiega il ruolo dell’intermedio tetraedrico alcossido. === Esercizio 43 === Spiega la stereochimica dell’addizione nucleofila ai carbonili distinguendo tra faccia ''re'' e faccia ''si''. In quali condizioni si può formare una miscela racemica? === Esercizio 44 === Confronta il meccanismo di addizione di un nucleofilo carico negativamente con quello di un nucleofilo neutro a un’aldeide o a un chetone. Qual è la principale differenza nel prodotto finale? === Esercizio 45 === Perché le aldeidi sono generalmente più reattive dei chetoni nelle reazioni di addizione nucleofila? === Esercizio 46 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + Cl⁻ → HOCH2​Cl === Esercizio 47 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CHO + Br⁻ → CH3​CH(OH)Br === Esercizio 48 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CH2​CHO + I⁻ → CH3​CH2​CH(OH)I === Esercizio 49 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + F⁻ → (CH3​)2​C(OH)F === Esercizio 50 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + CH3​O⁻ → HOCH2​OCH3​ === Esercizio 51 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + NH3​ → H2​C=NH+H2​O === Esercizio 52 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + OH⁻ → (CH3​)2​C(OH)2​ === Esercizio 53 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: C6​H5​CHO + Br⁻ → C6​H5​CH(OH)Br === Esercizio 54 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​​CH2CHO + Cl⁻ → CH3CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 55 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3​)CH2​CHO + Br⁻ → CH3​CH(CH3​)CH2​CH(OH)Br === Esercizio 56 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH2CH2​CHO + Cl⁻ → CH3​CH2CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 57 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​COCH2​CH3 ​+ Br⁻ → CH3​C(OH)BrCH2​CH3 === Esercizio 58 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH2​C(OH)ClCH2​CH3​ === Esercizio 59 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3CH2​CH2​COCH2​CH3​ + Br⁻ → CH3CH2​CH2​C(OH)BrCH2​CH3​ === Esercizio 60 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3)CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH(CH3)CH2​C(OH)ClCH2​CH3 === Soluzioni === '''41)''' Nel primo stadio il nucleofilo attacca il carbonio elettrofilo del gruppo carbonilico C=O. Gli elettroni del legame π si spostano verso l’ossigeno, formando un intermedio tetraedrico alcossido. Il carbonio carbonilico cambia ibridazione da sp2 ad sp3. Nel secondo stadio l’alcossido viene protonato da un acido formando un alcol. '''42)''' Aldeidi e chetoni non possiedono un buon gruppo uscente legato al carbonile. Per questo motivo il nucleofilo non sostituisce un gruppo già presente, ma si addiziona al carbonio carbonilico. L’attacco nucleofilo porta alla formazione di un intermedio tetraedrico alcossido, nel quale l’ossigeno possiede carica negativa. Successivamente questo intermedio viene protonato formando il prodotto finale. '''43)''' Il gruppo carbonilico è planare e presenta due facce distinte chiamate ''re'' e ''si''. Se i due gruppi legati al carbonile sono differenti, l’attacco del nucleofilo può avvenire da entrambi i lati del piano. Dopo l’addizione, il carbonio passa da geometria trigonale planare a tetraedrica e può diventare un centro chirale. Se il nucleofilo attacca con uguale probabilità entrambe le facce, si ottiene una miscela racemica 50:50 di enantiomeri. '''44)''' Un nucleofilo carico negativamente attacca direttamente il carbonio carbonilico formando un alcossido che, dopo protonazione, dà un alcol. Un nucleofilo neutro invece possiede un idrogeno aggiuntivo che permette l’eliminazione dell’ossigeno carbonilico sotto forma di acqua. In questo caso si forma un doppio legame tra carbonio e nucleofilo: '''C=Nu'''. '''45)''' Le aldeidi sono più reattive dei chetoni per due motivi principali: * Fattori elettronici: nei chetoni sono presenti due gruppi alchilici che donano densità elettronica al carbonio carbonilico, riducendone la carica positiva parziale e quindi l’elettrofilia. * Fattori sterici: nei chetoni il carbonile è più ingombrato, quindi il nucleofilo incontra maggiore difficoltà ad attaccare il carbonio. '''53)''' [[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|181x181px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_53.png|senza_cornice|175x175px]] Fenilmetanale; 1-bromofenilmetanolo '''54)''' [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200|152x152px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_54.png|senza_cornice|168x168px]] Propanale; 1-cloropropan-1-olo '''55)''' [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|175x175px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_55.png|senza_cornice|167x167px]] 3-metilbutanale; 1-bromo-3-metilbutan-1-olo '''56)''' [[File:Butyraldehyde 200.svg|Butyraldehyde_200|185x185px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_56.png|senza_cornice|171x171px]] Butanale; 1-clorobutan-1-olo '''57)''' [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|193x193px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_57.png|senza_cornice|187x187px]] Butanone; 2-bromobutan-2-olo '''58)''' [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|223x223px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_58.png|senza_cornice|244x244px]] 3-pentanone; 3-cloropentan-3-olo '''59)''' [[File:Esercizio_59,1.png|senza_cornice|198x198px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_59,2.png|senza_cornice|222x222px]] 3-esanone; 3-bromoesan-3olo '''60)''' [[File:Esercizio_60,1.png|senza_cornice|199x199px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_60,2.png|senza_cornice|230x230px]] 5-metilesan-3-one; 3-cloro-5-metilesan-3-olo == Esercizi sulle reazioni di idratazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 61 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione acido-catalizzata della formaldeide (HCHO). === Esercizio 62 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione base-catalizzata dell'acetaldeide (CH₃CHO). === Esercizio 63 === Spiega perché la formaldeide esiste in soluzione acquosa quasi completamente come idrato, mentre l'acetone è idratato solo in minima parte. === Esercizio 64 === Ordina i seguenti composti per costante di idratazione decrescente e giustifica: * Formaldeide (HCHO) * Etanale (C₂H₄O) * 2-propanone(C₃H₆O) * Tricloroacetaldedide (Cl₃CCHO) === Esercizio 65 === Perché i chetoni aromatici come il benzofenone (Ph₂C=O) hanno costanti di idratazione estremamente basse? === Esercizio 66 === Spiega il ruolo del catalizzatore acido nel favorire l'attacco nucleofilo dell'acqua sul carbonile. === Esercizio 67 === Il ciclopropanone ha una costante di idratazione molto alta. Proponi una spiegazione basata sulla tensione d'anello. === Esercizio 68 === Perché l'idratazione è reversibile e quali fattori spostano l'equilibrio verso l'idrato? === Esercizio 69 === Disegna il prodotto di idratazione del butanale (CH₃CH₂CH₂CHO). === Esercizio 70 === Disegna il prodotto di idratazione del cicloesanone. === Esercizio 71 === Disegna il prodotto di idratazione del 2,2-dimetilpropanale (pivalaldeide). === Esercizio 72 === Disegna il prodotto di idratazione del clorale (Cl₃CCHO) e spiega perché questo composto esiste prevalentemente come idrato. === Esercizio 73 === Il glucosio in soluzione acquosa esiste in equilibrio tra forma aperta (aldeidica) e forme cicliche (emiacetali). Se si considera solo la forma aperta, quale carbonio verrebbe idratato? === Esercizio 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone (CF₃COCH₃) è più idratato dell'acetone. Perché? === Esercizio 75 === Confronta la reattività verso l'idratazione di: * Propanale vs propanone * Spiega la differenza in termini di effetti elettronici e sterici. === Esercizio 76 === Tra acetaldeide e cloroacetaldeide (ClCH₂CHO), quale ha una costante di idratazione maggiore? Giustifica. === Esercizio 77 === Confronta l'idratazione di formaldeide e acetone in termini di: * Stabilità del carbonile di partenza * Stabilità dell'idrato formato === Esercizio 78 === L' acido 2-ossoetanoico(OHC–COO⁻) è molto più idratato della gliceraldeide. Proponi una spiegazione === Esercizio 79 === In presenza di D₂O e catalisi acida, l'acetone subisce scambio isotopico H/D sugli idrogeni α. Tuttavia, l'idratazione stessa non introduce deuterio sul carbonio carbonilico. Spiega perché lo scambio α avviene e quale meccanismo lo permette. === Esercizio 80 === Il composto esafluoroacetone [(CF₃)₂C=O] ha una costante di idratazione ≈ 1,2 × 10⁶, enormemente superiore all'acetone. Sulla base di questo dato: * Spiega l'effetto dei gruppi CF₃ * Prevedi se l'esafluoroacetone in soluzione acquosa esiste principalmente come chetone o come idrato === Soluzioni === === 61 === Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco di un nucleofilo debole come l'acqua. # '''Protonazione:''' <ce>H2C=O + H^+ <=> H2C=O^+-H</ce> # '''Attacco nucleofilo:''' L'acqua attacca il carbonio carbonilico:<br /><ce>H2C=O^+-H + H2O <=> H2O^+-CH2-OH</ce> # '''Deprotonazione:''' Un'altra molecola di acqua rimuove il protone in eccesso, ripristinando il catalizzatore e formando il gem-diolo (idrato):<br /><ce>H2O^+-CH2-OH + H2O <=> HO-CH2-OH + H3O^+</ce> === 62 === Il catalizzatore basico (<ce>OH^-</ce>) è un nucleofilo forte che attacca direttamente il carbonio carbonilico senza bisogno di previa attivazione. # '''Attacco nucleofilo:''' L'idrossido attacca il carbonio:<br /><ce>CH3CHO + OH^- <=> CH3CH(O^-)OH</ce> # '''Protonazione dell'alcossido:''' L'intermedio alcossido strappa un protone dall'acqua, generando il gem-diolo e rigenerando il catalizzatore:<br /><ce>CH3CH(O^-)OH + H2O <=> CH3CH(OH)2 + OH^-</ce> === 63 === * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Non ha gruppi alchilici donatori di elettroni, quindi il carbonio carbonilico è fortemente parzialmente positivo (<math>\delta^+</math>). Inoltre, gli atomi di idrogeno hanno un ingombro sterico nullo, favorendo il passaggio dall'ibridazione sp^2 (120°) all'ibridazione sp^3 (109.5°). L'equilibrio è spostato verso l'idrato per oltre il 99%. * '''Acetone (<ce>(CH3)2C=O</ce>):''' Possiede due gruppi metilici che sono elettron-donatori per effetto induttivo, stabilizzando la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile e rendendolo meno elettrofilo. Inoltre, i metili creano affollamento sterico nell'idrato sp^3, dove gli angoli di legame si stringono. L'equilibrio favorisce nettamente il chetone di partenza (>99.9%). === 64 === L'ordine corretto è: :<ce>Cl3CCHO > HCHO > CH3CHO > (CH3)2CO</ce> '''Giustificazione:''' * '''Tricloroacetaldeide (<ce>Cl3CCHO</ce>):''' I tre atomi di cloro sono fortemente elettron-attrattori per effetto induttivo ($-I$). Deficitano massicciamente il carbonio carbonilico di elettroni, rendendolo estremamente reattivo. * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Nessun effetto induttivo stabilizzante, zero ingombro sterico. * '''Acetaldeide (<ce>CH3CHO</ce>):''' Un gruppo metilico stabilizza parzialmente il carbonile e aumenta leggermente l'ingombro. * '''Acetone (<ce>(CH3)2CO</ce>):''' Due gruppi metilici stabilizzano fortemente il carbonile e massimizzano l'ingombro sterico nell'idrato. === 65 === Nel ciclopropanone, l'anello a tre termini costringe il carbonio carbonilico sp^2 a un angolo di legame di circa 60°. La deviazione dall'angolo ideale di 120° è enorme, provocando una '''tensione d'anello eccezionale'''. Quando il ciclopropanone viene idratato, il carbonio passa a ibridazione sp^3 (il cui angolo ideale sarebbe 109.5°). L'angolo reale rimane compresso a 60°, ma la deviazione dall'angolo ideale si riduce significativamente. Questa parziale '''liberazione dalla tensione d'anello''' (tensione angolare) rende l'idratazione termodinamicamente molto favorita. === 66 === Il benzofenone ha una costante di idratazione quasi nulla perché il doppio legame carbonilico è '''altamente stabilizzato per risonanza''' con i due anelli fenilici. L'idratazione romperebbe la coniugazione estesa del sistema carbonile-anelli aromatici. Inoltre, i due gruppi fenilici sono voluminosi e creano un enorme impedimento sterico all'attacco dell'acqua e alla successiva formazione del carbonio tetraedrico sp^3 === 67 === L'acqua è un nucleofilo debole e attacca i normali carbonili molto lentamente. Il catalizzatore acido protona l'ossigeno del carbonile. Questo sposta la densità elettronica verso l'ossigeno, aumentando drasticamente la carica parziale positiva (<math>\delta^+</math>) sul carbonio. Il carbonio diventa così un '''elettrofilo forte''', capace di subire rapidamente l'attacco dell'acqua. === 68 === L'idratazione è reversibile perché sia l'idrato (gem-diolo) che il composto carbonilico hanno stabilità energetiche comparabili, e i legami che si rompono e si formano (C-O e O-H) hanno energie simili. I fattori che spostano l'equilibrio verso l'idrato sono: * '''Fattori elettronici:''' Presenza di sostituenti elettron-attrattori vicini al carbonile. * '''Fattori sterici:''' Minor ingombro dei sostituenti (es. aldeidi rispetto ai chetoni). * '''Fattori geometrici:''' Rilascio di tensioni d'anello (come nei cicli a 3 o 4 termini). * '''Concentrazione:''' Un grande eccesso di acqua (solvente) sposta l'equilibrio a destra. === 69 === Il butanale per idratazione fornisce il '''butan-1,1-diolo''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OH)2</ce> === 70 === L'attacco sul carbonio carbonilico del cicloesanone porta alla formazione del '''cicloesan-1,1-diolo'''. === 71 === La pivalaldeide si idrata trasformando il gruppo formilico nel corrispondente diolo, producendo il '''2,2-dimetilpropan-1,1-diolo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)2</ce> === 72 === Il clorale forma il '''clorale idrato''': :<ce>Cl3C-CH(OH)2</ce> '''Spiegazione:''' Esiste prevalentemente come idrato perché il gruppo <ce>-CCl3</ce> esercita un effetto induttivo elettron-attrattore massiccio sul carbonio adiacente, destabilizzando il carbonile di partenza. Una volta formato l'idrato, inoltre, si instaurano '''legami a idrogeno intramolecolari''' tra gli idrogeni dei gruppi <ce>-OH</ce> e gli atomi di cloro, stabilizzando ulteriormente il prodotto. === 73 === La struttura lineare (aperta) del D-glucosio presenta la funzione aldeidica sul primo carbonio della catena. Pertanto, il carbonio che subisce l'idratazione è il '''Carbonio 1 (C1)'''. === 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone è molto più idratato dell'acetone grazie alla presenza del gruppo <ce>-CF3</ce>. Il fluoro è l'elemento più elettronegativo; il gruppo <ce>-CF3</ce> attrae fortemente la densità elettronica per effetto induttivo, impoverendo il carbonio del carbonile e rendendolo un elettrofilo estremamente reattivo rispetto a quello dell'acetone non sostituito. === 75 === * '''Effetto Elettronico:''' Il propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>) ha un solo gruppo alchilico elettron-donatore, mentre il propanone (<ce>CH3COCH3</ce>) ne ha due. I due gruppi dell'acetone riducono la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile, rendendolo meno elettrofilo. * '''Effetto Sterico:''' Nel propanale il carbonio è legato a un idrogeno (ingombro minimo). Nel propanone ci sono due gruppi metilici; nel passaggio a sp^3 (idrato) i sostituenti si avvicinano e l'interazione sterica destabilizza l'idrato del propanone. * '''Conclusione:''' Il '''propanale''' ha una reattività e una costante di idratazione nettamente maggiore del propanone. === 76 === La '''cloroacetaldeide (<ce>ClCH2CHO</ce>)''' ha una $K_{\text{hyd}}$ maggiore. '''Giustificazione:''' L'atomo di cloro sulla cloroacetaldeide attrae elettroni per effetto induttivo (. Questo riduce la densità elettronica sul carbonio carbonilico, aumentandone l'elettrofilia e favorendo la formazione dell'idrato. L'acetaldeide ha invece un gruppo metilico che è debolmente elettron-donatore. === 77 === * '''Stabilità del carbonile di partenza:''' Il carbonile dell'acetone è fortemente stabilizzato dall'effetto induttivo dei due metili. Il carbonile della formaldeide non ha stabilizzazioni ed è intrinsecamente ad alta energia (instabile). * '''Stabilità dell'idrato formato:''' L'idrato della formaldeide non ha tensioni steriche. L'idrato dell'acetone soffre di repulsione sterica tra i due gruppi metilici forzati nella geometria tetraedrica sp^3 * '''Conclusione:''' La formaldeide ha un reagente instabile e un idrato stabile (idratazione molto favorita); l'acetone ha un reagente stabile e un idrato instabile (idratazione sfavorita). === 78 === Nel gliossilato il carbonile è direttamente adiacente a un gruppo carbossilato (<ce>-COO^-</ce>). Il carbonio del gruppo carbossilico accumula una parziale carica positiva, generando una forte repulsione dipolo-dipolo tra carboni adiacenti (<math>\text{O}=\text{C}^{\delta+}-\text{C}^{\delta+}=\text{O}</math>). L'idratazione del gruppo aldeidico converte il carbonio in sp^3, riducendo drasticamente questa repulsione destabilizzante. Nella gliceraldeide i gruppi ossidrilici vicini inducono solo un moderato effetto , senza una repulsione dipolo-dipolo così marcata. === 79 === Lo scambio isotopico in posizione alpha avviene attraverso la formazione dell''''enolo''', non tramite l'idratazione: # L'acetone viene protonato sull'ossigeno: <ce>(CH3)2C=O^+ -H</ce>. # Il solvente (<ce>D2O</ce>) rimuove un protone dal carbonio in alpha, formando l'enolo neutro: <ce>CH3-C(OH)=CH2</ce>. # Quando l'enolo viene riprotonato dal solvente (<ce>D3O^+</ce>), l'attacco del deuterio avviene sul carbonio in alpha, introducendo l'isotopo: <ce>CH3-C(=O^+-H)-CH2D</ce>. # La successiva deprotonazione dell'ossigeno rigenera il chetone deuterato in alpha. L'idratazione, invece, prevede l'attacco dell'ossigeno di <ce>D2O</ce> direttamente sul carbonio carbonilico. Quando l'idrato elimina acqua per tornare al chetone, rompe i legami C-O appena formati, senza che avvenga alcuna rottura o formazione di legami C-H (o C-D) sul carbonio centrale. === 80 === * '''Effetto dei gruppi <ce>CF3</ce>:''' L'esafluoroacetone possiede sei atomi di fluoro altamente elettronegativi. I due gruppi <ce>-CF3</ce> esercitano un effetto induttivo elettron-attrattore di eccezionale intensità. Il carbonio carbonilico si ritrova privato di densità elettronica, accumulando una parziale carica positiva enorme che rende la molecola straordinariamente elettrofila. Inoltre, la conversione a idrato tetraedrico allontana i legami polari riducendo le repulsioni elettrostatiche interne. * '''Previsione dello stato in soluzione:''' Data la costante d'idratazione astronomica ≈ 1,2 × 10⁶, l'equilibrio è totalmente spostato a destra. In soluzione acquosa, l'esafluoroacetone '''esiste quasi esclusivamente (all'incirca al 100%) come idrato''' <ce>[(CF3)2C(OH)2]</ce>, mentre la quantità di chetone libero è infinitesimale. == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di alcoli (emiacetali e acetali) == === Esercizio 81 === == Esercizi Avanzati == === 19. In presenza di $D_2O$ e catalisi acida, l'acetone subisce scambio isotopico H/D sugli idrogeni $\alpha$. Tuttavia, l'idratazione stessa non introduce deuterio sul carbonio carbonilico. Spiega perché lo scambio $\alpha$ avviene e quale meccanismo lo permette === Lo scambio isotopico in posizione $\alpha$ avviene attraverso la formazione dell''''enolo''', non tramite l'idratazione: # L'acetone viene protonato sull'ossigeno: <ce>(CH3)2C=O^+ -H</ce>. # Il solvente (<ce>D2O</ce>) rimuove un protone dal carbonio in $\alpha$, formando l'enolo neutro: <ce>CH3-C(OH)=CH2</ce>. # Quando l'enolo viene riprotonato dal solvente (<ce>D3O^+</ce>), l'attacco del deuterio avviene sul carbonio in $\alpha$, introducendo l'isotopo: <ce>CH3-C(=O^+-H)-CH2D</ce>. # La successiva deprotonazione dell'ossigeno rigenera il chetone deuterato in $\alpha$. L'idratazione, invece, prevede l'attacco dell'ossigeno di <ce>D2O</ce> direttamente sul carbonio carbonilico. Quando l'idrato elimina acqua per tornare al chetone, rompe i legami C-O appena formati, senza che avvenga alcuna rottura o formazione di legami C-H (o C-D) sul carbonio centrale. --- === 20. Il composto esafluoroacetone $[(CF_3)_2C=O]$ ha una $K_{\text{hyd}} \approx 1,2 \times 10^6$, enormemente superiore all'acetone. Sulla base di questo dato: Spiega l'effetto dei gruppi $CF_3$ e Prevedi se l'esafluoroacetone in soluzione acquosa esiste principalmente come chetone o come idrato === * '''Effetto dei gruppi <ce>CF3</ce>:''' L'esafluoroacetone possiede sei atomi di fluoro altamente elettronegativi. I due gruppi <ce>-CF3</ce> esercitano un effetto induttivo elettron-attrattore ($-I$) di eccezionale intensità. Il carbonio carbonilico si ritrova privato di densità elettronica, accumulando una parziale carica positiva enorme che rende la molecola straordinariamente elettrofila. Inoltre, la conversione a idrato tetraedrico allontana i legami polari riducendo le repulsioni elettrostatiche interne. * '''Previsione dello stato in soluzione:''' Data la costante d'idratazione astronomica ($K_{\text{hyd}} \approx 1,2 \times 10^6$), l'equilibrio è totalmente spostato a destra. In soluzione acquosa, l'esafluoroacetone '''esiste quasi esclusivamente (all'incirca al 100%) come idrato''' <ce>[(CF3)2C(OH)2]</ce>, mentre la quantità di chetone libero è infinitesimale. == Esercizi sulle riduzioni biologiche di aldeidi e chetoni col NADH == === Esercizio 101 === testo ... ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == ... == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/19%3A_Aldehydes_and_Ketones-_Nucleophilic_Addition_Reactions Aldeidi e chetoni] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche jr7pl4tbm65pthy3ul4y7ilnlpjaltz 498387 498385 2026-05-24T13:33:12Z Mattia0207 51042 /* Esercizi Avanzati */ 498387 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura di aldeidi e chetoni == === Esercizio 1 === testo === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... === == Esercizi sulla preparazione e ossidazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 21 === Spiega perché il PCC permette di ottenere aldeidi da alcoli primari senza formare acidi carbossilici. === Esercizio 22 === Se si ossida propan-1-olo con PCC che prodotto si ottiene? Scrivi la formula chimica del prodotto, il suo nome IUPAC e poi disegnalo. === Esercizio 23 === Indica quali dei seguenti composti erano alcoli primari o alcoli primari prima di venir ossidati: a) CH₃COCH₃ b) HCHO c) CH₃CH₂CHO d) CH₃CH₂COCH₃ === Esercizio 24 === Completa le reazioni indicando e disegnando il prodotto organico ottenuto: a) 1-propanolo + PCC → ? b) 2-butanolo + PCC → ? c) etanolo + DMP → ? === Esercizio 25 === Partendo dal composto: CH₃CH₂CH₂OH a) indica il nome dell’alcol b) classifica il prodotto come aldeide o chetone c) scrivi il nome IUPAC del prodotto finale d) Disegna il prodotto finale === Esercizio 26 === Quale prodotto si ottiene ossidando il 2-pentanolo? Scrivi: * formula di struttura * nome IUPAC del prodotto === Esercizio 27 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH2–CH(CH3)–CH2OH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2OH (CH3)2CH–CH2–CH2OH CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2OH === Esercizio 28 === Se si ossida il 2-metilpropan-1-olo che prodotto si ottiene? Dopo aver disegnato il prodotto ottenuto, scrivi la sua formula chimica e il nome IUPAC. === Esercizio 29 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH(OH)–CH3 CH3–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH2–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH(OH)–CH(CH3)–CH3 === Esercizio 30 === Completa la seguente trasformazione: CH₃CH₂OH → ? → CH₃COOH Indica: 1. la formula e il nome IUPAC del composto intermedio 2. il reagente che permette il primo passaggio 3. il tipo di reazione coinvolta === Esercizio 31 === Spiega perché le aldeidi si ossidano più facilmente dei chetoni. === Esercizio 32 === Spiega cosa è il reattivo di Tollens. === Esercizio 33 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH2–CHO (CH3)2CH–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CHO === Esercizio 34 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH2CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–CHO (CH3)3C–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2–CHO === Esercizio 35 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH(CH3)–CHO C6H5–CHO C6H5–CH2–CHO === Esercizio 36 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CH2–CHO === Esercizio 37 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–C(CH3)2–CHO CH2=CH–CH2–CHO C6H5–CH(CH3)–CHO C6H5–CH2–CH2–CHO === Esercizio 38 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH2CH3)–CHO (CH3)2CH–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–CHO CH3–CH=CH–CH2–CHO === Esercizio 39 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–COOH CH3–CH(CH2CH3)–CH2–COOH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–COOH === Esercizio 40 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–COOH CH2=CH–CH2–COOH CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–COOH === Soluzioni === '''21)''' Il PCC è una versione più blanda dell'acido cromico, quindi non è in grado di ossidare direttamente gli alcoli primari in acidi carbossilici. '''22)''' CH₃CH₂CHO, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''23)''' Alcol secondario, alcol primario, alcol primario, alcol secondario '''24)''' Propanale [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] 2-butanone [[File:2-Butanon.svg|2-Butanon|143x143px]] etanale [[File:Acetaldehyde-skeletal.svg|Acetaldehyde-skeletal|105x105px]] '''25)''' 1-propanolo, aldeide, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''26)''' CH₃CH₂CH₂COCH₃, 2-pentanone      '''27)'''[[File:Esercizio_27,1.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,4.png|senza_cornice|169x169px]] '''28)''' (CH3)2CH–CHO, 2-metilpropanale, [[File:Esercizio_28.png|senza_cornice|187x187px]] '''29)''' [[File:Skeletal structure of propanone (acetone).svg|Skeletal_structure_of_propanone_(acetone)|99x99px]] [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|227x227px]] [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|238x238px]] [[File:Esercizio_29.png|senza_cornice|184x184px]] '''30)''' CH₃COH, etanale, PCC, ossidazione di alcoli primari '''31)''' Le aldeidi si ossidano molto più facilmente dei chetoni principalmente perché possiedono un atomo di idrogeno direttamente legato al carbonio carbonilico, che può essere facilmente rimosso durante l'ossidazione ad acido carbossilico. Al contrario, i chetoni non hanno questo idrogeno e richiedono la rottura di un forte legame per ossidarsi, il che richiede condizioni estreme. '''32)''' Il reattivo di Tollens è una soluzione basica e acquosa costituita da ioni argento (I) disciolti in ammoniaca diluita. Quando è presente un'aldeide, subisce ossidazione, causando la riduzione degli ioni argento (I) ad argento metallico. Il risultato è la deposizione di argento sulla superficie della provetta, formando un rivestimento riflettente simile a uno specchio. I chetoni, al contrario, non reagiscono con il reattivo di Tollens, rendendo questo test specifico per le aldeidi. '''33)''' [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|140x140px]] [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_33,3.png|senza_cornice|157x157px]][[File:Esercizio_33,4.png|senza_cornice|179x179px]] '''34)''' [[File:Esercizio_34,1.png|senza_cornice|178x178px]] [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|189x189px]] [[File:Esercizio_34,3.png|senza_cornice|204x204px]] [[File:Esercizio_34,4.png|senza_cornice|203x203px]] '''35)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|167x167px]] [[File:Esercizio_35,2.png|senza_cornice|187x187px]][[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|180x180px]][[File:Esercizio_35,4.png|senza_cornice|149x149px]] '''36)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|159x159px]] [[File:Esercizio_36,3.png|senza_cornice|160x160px]] [[File:Esercizio_36,4.png|senza_cornice|143x143px]] '''37)''' [[File:Esercizio_37,1.png|senza_cornice|158x158px]] [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|138x138px]] [[File:Esercizio_37,3.png|senza_cornice|156x156px]] [[File:Esercizio_37,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''38)''' [[File:Esercizio_38,1.png|senza_cornice|148x148px]] [[File:Esercizio_38,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|153x153px]] [[File:Esercizio_38,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''39)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|138x138px]] 2-metilpentanale; [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|172x172px]] 3-metilbutanale; [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|180x180px]] 3-metilpentanale; [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|173x173px]] 3-etilpentanale '''40)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|144x144px]] esanale; [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|168x168px]] 5-metilesanale; [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|161x161px]] but-3-en-ale; [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|170x170px]] 4,4-dimetilpentanale == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni == === Esercizio 41 === Descrivi il meccanismo generale dell’addizione nucleofila a un carbonile indicando cosa avviene: * nel primo stadio, * nel secondo stadio, * e quale cambiamento di ibridazione subisce il carbonio carbonilico. === Esercizio 42 === Perché aldeidi e chetoni non subiscono una sostituzione nucleofila classica come gli alogenuri alchilici? Spiega il ruolo dell’intermedio tetraedrico alcossido. === Esercizio 43 === Spiega la stereochimica dell’addizione nucleofila ai carbonili distinguendo tra faccia ''re'' e faccia ''si''. In quali condizioni si può formare una miscela racemica? === Esercizio 44 === Confronta il meccanismo di addizione di un nucleofilo carico negativamente con quello di un nucleofilo neutro a un’aldeide o a un chetone. Qual è la principale differenza nel prodotto finale? === Esercizio 45 === Perché le aldeidi sono generalmente più reattive dei chetoni nelle reazioni di addizione nucleofila? === Esercizio 46 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + Cl⁻ → HOCH2​Cl === Esercizio 47 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CHO + Br⁻ → CH3​CH(OH)Br === Esercizio 48 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CH2​CHO + I⁻ → CH3​CH2​CH(OH)I === Esercizio 49 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + F⁻ → (CH3​)2​C(OH)F === Esercizio 50 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + CH3​O⁻ → HOCH2​OCH3​ === Esercizio 51 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + NH3​ → H2​C=NH+H2​O === Esercizio 52 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + OH⁻ → (CH3​)2​C(OH)2​ === Esercizio 53 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: C6​H5​CHO + Br⁻ → C6​H5​CH(OH)Br === Esercizio 54 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​​CH2CHO + Cl⁻ → CH3CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 55 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3​)CH2​CHO + Br⁻ → CH3​CH(CH3​)CH2​CH(OH)Br === Esercizio 56 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH2CH2​CHO + Cl⁻ → CH3​CH2CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 57 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​COCH2​CH3 ​+ Br⁻ → CH3​C(OH)BrCH2​CH3 === Esercizio 58 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH2​C(OH)ClCH2​CH3​ === Esercizio 59 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3CH2​CH2​COCH2​CH3​ + Br⁻ → CH3CH2​CH2​C(OH)BrCH2​CH3​ === Esercizio 60 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3)CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH(CH3)CH2​C(OH)ClCH2​CH3 === Soluzioni === '''41)''' Nel primo stadio il nucleofilo attacca il carbonio elettrofilo del gruppo carbonilico C=O. Gli elettroni del legame π si spostano verso l’ossigeno, formando un intermedio tetraedrico alcossido. Il carbonio carbonilico cambia ibridazione da sp2 ad sp3. Nel secondo stadio l’alcossido viene protonato da un acido formando un alcol. '''42)''' Aldeidi e chetoni non possiedono un buon gruppo uscente legato al carbonile. Per questo motivo il nucleofilo non sostituisce un gruppo già presente, ma si addiziona al carbonio carbonilico. L’attacco nucleofilo porta alla formazione di un intermedio tetraedrico alcossido, nel quale l’ossigeno possiede carica negativa. Successivamente questo intermedio viene protonato formando il prodotto finale. '''43)''' Il gruppo carbonilico è planare e presenta due facce distinte chiamate ''re'' e ''si''. Se i due gruppi legati al carbonile sono differenti, l’attacco del nucleofilo può avvenire da entrambi i lati del piano. Dopo l’addizione, il carbonio passa da geometria trigonale planare a tetraedrica e può diventare un centro chirale. Se il nucleofilo attacca con uguale probabilità entrambe le facce, si ottiene una miscela racemica 50:50 di enantiomeri. '''44)''' Un nucleofilo carico negativamente attacca direttamente il carbonio carbonilico formando un alcossido che, dopo protonazione, dà un alcol. Un nucleofilo neutro invece possiede un idrogeno aggiuntivo che permette l’eliminazione dell’ossigeno carbonilico sotto forma di acqua. In questo caso si forma un doppio legame tra carbonio e nucleofilo: '''C=Nu'''. '''45)''' Le aldeidi sono più reattive dei chetoni per due motivi principali: * Fattori elettronici: nei chetoni sono presenti due gruppi alchilici che donano densità elettronica al carbonio carbonilico, riducendone la carica positiva parziale e quindi l’elettrofilia. * Fattori sterici: nei chetoni il carbonile è più ingombrato, quindi il nucleofilo incontra maggiore difficoltà ad attaccare il carbonio. '''53)''' [[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|181x181px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_53.png|senza_cornice|175x175px]] Fenilmetanale; 1-bromofenilmetanolo '''54)''' [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200|152x152px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_54.png|senza_cornice|168x168px]] Propanale; 1-cloropropan-1-olo '''55)''' [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|175x175px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_55.png|senza_cornice|167x167px]] 3-metilbutanale; 1-bromo-3-metilbutan-1-olo '''56)''' [[File:Butyraldehyde 200.svg|Butyraldehyde_200|185x185px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_56.png|senza_cornice|171x171px]] Butanale; 1-clorobutan-1-olo '''57)''' [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|193x193px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_57.png|senza_cornice|187x187px]] Butanone; 2-bromobutan-2-olo '''58)''' [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|223x223px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_58.png|senza_cornice|244x244px]] 3-pentanone; 3-cloropentan-3-olo '''59)''' [[File:Esercizio_59,1.png|senza_cornice|198x198px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_59,2.png|senza_cornice|222x222px]] 3-esanone; 3-bromoesan-3olo '''60)''' [[File:Esercizio_60,1.png|senza_cornice|199x199px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_60,2.png|senza_cornice|230x230px]] 5-metilesan-3-one; 3-cloro-5-metilesan-3-olo == Esercizi sulle reazioni di idratazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 61 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione acido-catalizzata della formaldeide (HCHO). === Esercizio 62 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione base-catalizzata dell'acetaldeide (CH₃CHO). === Esercizio 63 === Spiega perché la formaldeide esiste in soluzione acquosa quasi completamente come idrato, mentre l'acetone è idratato solo in minima parte. === Esercizio 64 === Ordina i seguenti composti per costante di idratazione decrescente e giustifica: * Formaldeide (HCHO) * Etanale (C₂H₄O) * 2-propanone(C₃H₆O) * Tricloroacetaldedide (Cl₃CCHO) === Esercizio 65 === Perché i chetoni aromatici come il benzofenone (Ph₂C=O) hanno costanti di idratazione estremamente basse? === Esercizio 66 === Spiega il ruolo del catalizzatore acido nel favorire l'attacco nucleofilo dell'acqua sul carbonile. === Esercizio 67 === Il ciclopropanone ha una costante di idratazione molto alta. Proponi una spiegazione basata sulla tensione d'anello. === Esercizio 68 === Perché l'idratazione è reversibile e quali fattori spostano l'equilibrio verso l'idrato? === Esercizio 69 === Disegna il prodotto di idratazione del butanale (CH₃CH₂CH₂CHO). === Esercizio 70 === Disegna il prodotto di idratazione del cicloesanone. === Esercizio 71 === Disegna il prodotto di idratazione del 2,2-dimetilpropanale (pivalaldeide). === Esercizio 72 === Disegna il prodotto di idratazione del clorale (Cl₃CCHO) e spiega perché questo composto esiste prevalentemente come idrato. === Esercizio 73 === Il glucosio in soluzione acquosa esiste in equilibrio tra forma aperta (aldeidica) e forme cicliche (emiacetali). Se si considera solo la forma aperta, quale carbonio verrebbe idratato? === Esercizio 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone (CF₃COCH₃) è più idratato dell'acetone. Perché? === Esercizio 75 === Confronta la reattività verso l'idratazione di: * Propanale vs propanone * Spiega la differenza in termini di effetti elettronici e sterici. === Esercizio 76 === Tra acetaldeide e cloroacetaldeide (ClCH₂CHO), quale ha una costante di idratazione maggiore? Giustifica. === Esercizio 77 === Confronta l'idratazione di formaldeide e acetone in termini di: * Stabilità del carbonile di partenza * Stabilità dell'idrato formato === Esercizio 78 === L' acido 2-ossoetanoico(OHC–COO⁻) è molto più idratato della gliceraldeide. Proponi una spiegazione === Esercizio 79 === In presenza di D₂O e catalisi acida, l'acetone subisce scambio isotopico H/D sugli idrogeni α. Tuttavia, l'idratazione stessa non introduce deuterio sul carbonio carbonilico. Spiega perché lo scambio α avviene e quale meccanismo lo permette. === Esercizio 80 === Il composto esafluoroacetone [(CF₃)₂C=O] ha una costante di idratazione ≈ 1,2 × 10⁶, enormemente superiore all'acetone. Sulla base di questo dato: * Spiega l'effetto dei gruppi CF₃ * Prevedi se l'esafluoroacetone in soluzione acquosa esiste principalmente come chetone o come idrato === Soluzioni === === 61 === Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco di un nucleofilo debole come l'acqua. # '''Protonazione:''' <ce>H2C=O + H^+ <=> H2C=O^+-H</ce> # '''Attacco nucleofilo:''' L'acqua attacca il carbonio carbonilico:<br /><ce>H2C=O^+-H + H2O <=> H2O^+-CH2-OH</ce> # '''Deprotonazione:''' Un'altra molecola di acqua rimuove il protone in eccesso, ripristinando il catalizzatore e formando il gem-diolo (idrato):<br /><ce>H2O^+-CH2-OH + H2O <=> HO-CH2-OH + H3O^+</ce> === 62 === Il catalizzatore basico (<ce>OH^-</ce>) è un nucleofilo forte che attacca direttamente il carbonio carbonilico senza bisogno di previa attivazione. # '''Attacco nucleofilo:''' L'idrossido attacca il carbonio:<br /><ce>CH3CHO + OH^- <=> CH3CH(O^-)OH</ce> # '''Protonazione dell'alcossido:''' L'intermedio alcossido strappa un protone dall'acqua, generando il gem-diolo e rigenerando il catalizzatore:<br /><ce>CH3CH(O^-)OH + H2O <=> CH3CH(OH)2 + OH^-</ce> === 63 === * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Non ha gruppi alchilici donatori di elettroni, quindi il carbonio carbonilico è fortemente parzialmente positivo (<math>\delta^+</math>). Inoltre, gli atomi di idrogeno hanno un ingombro sterico nullo, favorendo il passaggio dall'ibridazione sp^2 (120°) all'ibridazione sp^3 (109.5°). L'equilibrio è spostato verso l'idrato per oltre il 99%. * '''Acetone (<ce>(CH3)2C=O</ce>):''' Possiede due gruppi metilici che sono elettron-donatori per effetto induttivo, stabilizzando la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile e rendendolo meno elettrofilo. Inoltre, i metili creano affollamento sterico nell'idrato sp^3, dove gli angoli di legame si stringono. L'equilibrio favorisce nettamente il chetone di partenza (>99.9%). === 64 === L'ordine corretto è: :<ce>Cl3CCHO > HCHO > CH3CHO > (CH3)2CO</ce> '''Giustificazione:''' * '''Tricloroacetaldeide (<ce>Cl3CCHO</ce>):''' I tre atomi di cloro sono fortemente elettron-attrattori per effetto induttivo ($-I$). Deficitano massicciamente il carbonio carbonilico di elettroni, rendendolo estremamente reattivo. * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Nessun effetto induttivo stabilizzante, zero ingombro sterico. * '''Acetaldeide (<ce>CH3CHO</ce>):''' Un gruppo metilico stabilizza parzialmente il carbonile e aumenta leggermente l'ingombro. * '''Acetone (<ce>(CH3)2CO</ce>):''' Due gruppi metilici stabilizzano fortemente il carbonile e massimizzano l'ingombro sterico nell'idrato. === 65 === Nel ciclopropanone, l'anello a tre termini costringe il carbonio carbonilico sp^2 a un angolo di legame di circa 60°. La deviazione dall'angolo ideale di 120° è enorme, provocando una '''tensione d'anello eccezionale'''. Quando il ciclopropanone viene idratato, il carbonio passa a ibridazione sp^3 (il cui angolo ideale sarebbe 109.5°). L'angolo reale rimane compresso a 60°, ma la deviazione dall'angolo ideale si riduce significativamente. Questa parziale '''liberazione dalla tensione d'anello''' (tensione angolare) rende l'idratazione termodinamicamente molto favorita. === 66 === Il benzofenone ha una costante di idratazione quasi nulla perché il doppio legame carbonilico è '''altamente stabilizzato per risonanza''' con i due anelli fenilici. L'idratazione romperebbe la coniugazione estesa del sistema carbonile-anelli aromatici. Inoltre, i due gruppi fenilici sono voluminosi e creano un enorme impedimento sterico all'attacco dell'acqua e alla successiva formazione del carbonio tetraedrico sp^3 === 67 === L'acqua è un nucleofilo debole e attacca i normali carbonili molto lentamente. Il catalizzatore acido protona l'ossigeno del carbonile. Questo sposta la densità elettronica verso l'ossigeno, aumentando drasticamente la carica parziale positiva (<math>\delta^+</math>) sul carbonio. Il carbonio diventa così un '''elettrofilo forte''', capace di subire rapidamente l'attacco dell'acqua. === 68 === L'idratazione è reversibile perché sia l'idrato (gem-diolo) che il composto carbonilico hanno stabilità energetiche comparabili, e i legami che si rompono e si formano (C-O e O-H) hanno energie simili. I fattori che spostano l'equilibrio verso l'idrato sono: * '''Fattori elettronici:''' Presenza di sostituenti elettron-attrattori vicini al carbonile. * '''Fattori sterici:''' Minor ingombro dei sostituenti (es. aldeidi rispetto ai chetoni). * '''Fattori geometrici:''' Rilascio di tensioni d'anello (come nei cicli a 3 o 4 termini). * '''Concentrazione:''' Un grande eccesso di acqua (solvente) sposta l'equilibrio a destra. === 69 === Il butanale per idratazione fornisce il '''butan-1,1-diolo''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OH)2</ce> === 70 === L'attacco sul carbonio carbonilico del cicloesanone porta alla formazione del '''cicloesan-1,1-diolo'''. === 71 === La pivalaldeide si idrata trasformando il gruppo formilico nel corrispondente diolo, producendo il '''2,2-dimetilpropan-1,1-diolo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)2</ce> === 72 === Il clorale forma il '''clorale idrato''': :<ce>Cl3C-CH(OH)2</ce> '''Spiegazione:''' Esiste prevalentemente come idrato perché il gruppo <ce>-CCl3</ce> esercita un effetto induttivo elettron-attrattore massiccio sul carbonio adiacente, destabilizzando il carbonile di partenza. Una volta formato l'idrato, inoltre, si instaurano '''legami a idrogeno intramolecolari''' tra gli idrogeni dei gruppi <ce>-OH</ce> e gli atomi di cloro, stabilizzando ulteriormente il prodotto. === 73 === La struttura lineare (aperta) del D-glucosio presenta la funzione aldeidica sul primo carbonio della catena. Pertanto, il carbonio che subisce l'idratazione è il '''Carbonio 1 (C1)'''. === 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone è molto più idratato dell'acetone grazie alla presenza del gruppo <ce>-CF3</ce>. Il fluoro è l'elemento più elettronegativo; il gruppo <ce>-CF3</ce> attrae fortemente la densità elettronica per effetto induttivo, impoverendo il carbonio del carbonile e rendendolo un elettrofilo estremamente reattivo rispetto a quello dell'acetone non sostituito. === 75 === * '''Effetto Elettronico:''' Il propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>) ha un solo gruppo alchilico elettron-donatore, mentre il propanone (<ce>CH3COCH3</ce>) ne ha due. I due gruppi dell'acetone riducono la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile, rendendolo meno elettrofilo. * '''Effetto Sterico:''' Nel propanale il carbonio è legato a un idrogeno (ingombro minimo). Nel propanone ci sono due gruppi metilici; nel passaggio a sp^3 (idrato) i sostituenti si avvicinano e l'interazione sterica destabilizza l'idrato del propanone. * '''Conclusione:''' Il '''propanale''' ha una reattività e una costante di idratazione nettamente maggiore del propanone. === 76 === La '''cloroacetaldeide (<ce>ClCH2CHO</ce>)''' ha una $K_{\text{hyd}}$ maggiore. '''Giustificazione:''' L'atomo di cloro sulla cloroacetaldeide attrae elettroni per effetto induttivo (. Questo riduce la densità elettronica sul carbonio carbonilico, aumentandone l'elettrofilia e favorendo la formazione dell'idrato. L'acetaldeide ha invece un gruppo metilico che è debolmente elettron-donatore. === 77 === * '''Stabilità del carbonile di partenza:''' Il carbonile dell'acetone è fortemente stabilizzato dall'effetto induttivo dei due metili. Il carbonile della formaldeide non ha stabilizzazioni ed è intrinsecamente ad alta energia (instabile). * '''Stabilità dell'idrato formato:''' L'idrato della formaldeide non ha tensioni steriche. L'idrato dell'acetone soffre di repulsione sterica tra i due gruppi metilici forzati nella geometria tetraedrica sp^3 * '''Conclusione:''' La formaldeide ha un reagente instabile e un idrato stabile (idratazione molto favorita); l'acetone ha un reagente stabile e un idrato instabile (idratazione sfavorita). === 78 === Nel gliossilato il carbonile è direttamente adiacente a un gruppo carbossilato (<ce>-COO^-</ce>). Il carbonio del gruppo carbossilico accumula una parziale carica positiva, generando una forte repulsione dipolo-dipolo tra carboni adiacenti (<math>\text{O}=\text{C}^{\delta+}-\text{C}^{\delta+}=\text{O}</math>). L'idratazione del gruppo aldeidico converte il carbonio in sp^3, riducendo drasticamente questa repulsione destabilizzante. Nella gliceraldeide i gruppi ossidrilici vicini inducono solo un moderato effetto , senza una repulsione dipolo-dipolo così marcata. === 79 === Lo scambio isotopico in posizione alpha avviene attraverso la formazione dell''''enolo''', non tramite l'idratazione: # L'acetone viene protonato sull'ossigeno: <ce>(CH3)2C=O^+ -H</ce>. # Il solvente (<ce>D2O</ce>) rimuove un protone dal carbonio in alpha, formando l'enolo neutro: <ce>CH3-C(OH)=CH2</ce>. # Quando l'enolo viene riprotonato dal solvente (<ce>D3O^+</ce>), l'attacco del deuterio avviene sul carbonio in alpha, introducendo l'isotopo: <ce>CH3-C(=O^+-H)-CH2D</ce>. # La successiva deprotonazione dell'ossigeno rigenera il chetone deuterato in alpha. L'idratazione, invece, prevede l'attacco dell'ossigeno di <ce>D2O</ce> direttamente sul carbonio carbonilico. Quando l'idrato elimina acqua per tornare al chetone, rompe i legami C-O appena formati, senza che avvenga alcuna rottura o formazione di legami C-H (o C-D) sul carbonio centrale. === 80 === * '''Effetto dei gruppi <ce>CF3</ce>:''' L'esafluoroacetone possiede sei atomi di fluoro altamente elettronegativi. I due gruppi <ce>-CF3</ce> esercitano un effetto induttivo elettron-attrattore di eccezionale intensità. Il carbonio carbonilico si ritrova privato di densità elettronica, accumulando una parziale carica positiva enorme che rende la molecola straordinariamente elettrofila. Inoltre, la conversione a idrato tetraedrico allontana i legami polari riducendo le repulsioni elettrostatiche interne. * '''Previsione dello stato in soluzione:''' Data la costante d'idratazione astronomica ≈ 1,2 × 10⁶, l'equilibrio è totalmente spostato a destra. In soluzione acquosa, l'esafluoroacetone '''esiste quasi esclusivamente (all'incirca al 100%) come idrato''' <ce>[(CF3)2C(OH)2]</ce>, mentre la quantità di chetone libero è infinitesimale. == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di alcoli (emiacetali e acetali) == === Esercizio 81 === == Esercizi sulle riduzioni biologiche di aldeidi e chetoni col NADH == === Esercizio 101 === testo ... ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == ... == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/19%3A_Aldehydes_and_Ketones-_Nucleophilic_Addition_Reactions Aldeidi e chetoni] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche nu4n1aajuu2qf6hbuz0o09k1g78jch7 498388 498387 2026-05-24T13:33:59Z Mattia0207 51042 /* Esercizio 81 */ 498388 wikitext text/x-wiki {{A}} {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura di aldeidi e chetoni == === Esercizio 1 === testo === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... === == Esercizi sulla preparazione e ossidazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 21 === Spiega perché il PCC permette di ottenere aldeidi da alcoli primari senza formare acidi carbossilici. === Esercizio 22 === Se si ossida propan-1-olo con PCC che prodotto si ottiene? Scrivi la formula chimica del prodotto, il suo nome IUPAC e poi disegnalo. === Esercizio 23 === Indica quali dei seguenti composti erano alcoli primari o alcoli primari prima di venir ossidati: a) CH₃COCH₃ b) HCHO c) CH₃CH₂CHO d) CH₃CH₂COCH₃ === Esercizio 24 === Completa le reazioni indicando e disegnando il prodotto organico ottenuto: a) 1-propanolo + PCC → ? b) 2-butanolo + PCC → ? c) etanolo + DMP → ? === Esercizio 25 === Partendo dal composto: CH₃CH₂CH₂OH a) indica il nome dell’alcol b) classifica il prodotto come aldeide o chetone c) scrivi il nome IUPAC del prodotto finale d) Disegna il prodotto finale === Esercizio 26 === Quale prodotto si ottiene ossidando il 2-pentanolo? Scrivi: * formula di struttura * nome IUPAC del prodotto === Esercizio 27 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH2–CH(CH3)–CH2OH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2OH (CH3)2CH–CH2–CH2OH CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2OH === Esercizio 28 === Se si ossida il 2-metilpropan-1-olo che prodotto si ottiene? Dopo aver disegnato il prodotto ottenuto, scrivi la sua formula chimica e il nome IUPAC. === Esercizio 29 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH(OH)–CH3 CH3–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH2–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH(OH)–CH(CH3)–CH3 === Esercizio 30 === Completa la seguente trasformazione: CH₃CH₂OH → ? → CH₃COOH Indica: 1. la formula e il nome IUPAC del composto intermedio 2. il reagente che permette il primo passaggio 3. il tipo di reazione coinvolta === Esercizio 31 === Spiega perché le aldeidi si ossidano più facilmente dei chetoni. === Esercizio 32 === Spiega cosa è il reattivo di Tollens. === Esercizio 33 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH2–CHO (CH3)2CH–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CHO === Esercizio 34 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH2CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–CHO (CH3)3C–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2–CHO === Esercizio 35 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH(CH3)–CHO C6H5–CHO C6H5–CH2–CHO === Esercizio 36 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CH2–CHO === Esercizio 37 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–C(CH3)2–CHO CH2=CH–CH2–CHO C6H5–CH(CH3)–CHO C6H5–CH2–CH2–CHO === Esercizio 38 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH2CH3)–CHO (CH3)2CH–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–CHO CH3–CH=CH–CH2–CHO === Esercizio 39 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–COOH CH3–CH(CH2CH3)–CH2–COOH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–COOH === Esercizio 40 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–COOH CH2=CH–CH2–COOH CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–COOH === Soluzioni === '''21)''' Il PCC è una versione più blanda dell'acido cromico, quindi non è in grado di ossidare direttamente gli alcoli primari in acidi carbossilici. '''22)''' CH₃CH₂CHO, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''23)''' Alcol secondario, alcol primario, alcol primario, alcol secondario '''24)''' Propanale [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] 2-butanone [[File:2-Butanon.svg|2-Butanon|143x143px]] etanale [[File:Acetaldehyde-skeletal.svg|Acetaldehyde-skeletal|105x105px]] '''25)''' 1-propanolo, aldeide, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''26)''' CH₃CH₂CH₂COCH₃, 2-pentanone      '''27)'''[[File:Esercizio_27,1.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,4.png|senza_cornice|169x169px]] '''28)''' (CH3)2CH–CHO, 2-metilpropanale, [[File:Esercizio_28.png|senza_cornice|187x187px]] '''29)''' [[File:Skeletal structure of propanone (acetone).svg|Skeletal_structure_of_propanone_(acetone)|99x99px]] [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|227x227px]] [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|238x238px]] [[File:Esercizio_29.png|senza_cornice|184x184px]] '''30)''' CH₃COH, etanale, PCC, ossidazione di alcoli primari '''31)''' Le aldeidi si ossidano molto più facilmente dei chetoni principalmente perché possiedono un atomo di idrogeno direttamente legato al carbonio carbonilico, che può essere facilmente rimosso durante l'ossidazione ad acido carbossilico. Al contrario, i chetoni non hanno questo idrogeno e richiedono la rottura di un forte legame per ossidarsi, il che richiede condizioni estreme. '''32)''' Il reattivo di Tollens è una soluzione basica e acquosa costituita da ioni argento (I) disciolti in ammoniaca diluita. Quando è presente un'aldeide, subisce ossidazione, causando la riduzione degli ioni argento (I) ad argento metallico. Il risultato è la deposizione di argento sulla superficie della provetta, formando un rivestimento riflettente simile a uno specchio. I chetoni, al contrario, non reagiscono con il reattivo di Tollens, rendendo questo test specifico per le aldeidi. '''33)''' [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|140x140px]] [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_33,3.png|senza_cornice|157x157px]][[File:Esercizio_33,4.png|senza_cornice|179x179px]] '''34)''' [[File:Esercizio_34,1.png|senza_cornice|178x178px]] [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|189x189px]] [[File:Esercizio_34,3.png|senza_cornice|204x204px]] [[File:Esercizio_34,4.png|senza_cornice|203x203px]] '''35)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|167x167px]] [[File:Esercizio_35,2.png|senza_cornice|187x187px]][[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|180x180px]][[File:Esercizio_35,4.png|senza_cornice|149x149px]] '''36)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|159x159px]] [[File:Esercizio_36,3.png|senza_cornice|160x160px]] [[File:Esercizio_36,4.png|senza_cornice|143x143px]] '''37)''' [[File:Esercizio_37,1.png|senza_cornice|158x158px]] [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|138x138px]] [[File:Esercizio_37,3.png|senza_cornice|156x156px]] [[File:Esercizio_37,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''38)''' [[File:Esercizio_38,1.png|senza_cornice|148x148px]] [[File:Esercizio_38,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|153x153px]] [[File:Esercizio_38,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''39)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|138x138px]] 2-metilpentanale; [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|172x172px]] 3-metilbutanale; [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|180x180px]] 3-metilpentanale; [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|173x173px]] 3-etilpentanale '''40)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|144x144px]] esanale; [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|168x168px]] 5-metilesanale; [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|161x161px]] but-3-en-ale; [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|170x170px]] 4,4-dimetilpentanale == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni == === Esercizio 41 === Descrivi il meccanismo generale dell’addizione nucleofila a un carbonile indicando cosa avviene: * nel primo stadio, * nel secondo stadio, * e quale cambiamento di ibridazione subisce il carbonio carbonilico. === Esercizio 42 === Perché aldeidi e chetoni non subiscono una sostituzione nucleofila classica come gli alogenuri alchilici? Spiega il ruolo dell’intermedio tetraedrico alcossido. === Esercizio 43 === Spiega la stereochimica dell’addizione nucleofila ai carbonili distinguendo tra faccia ''re'' e faccia ''si''. In quali condizioni si può formare una miscela racemica? === Esercizio 44 === Confronta il meccanismo di addizione di un nucleofilo carico negativamente con quello di un nucleofilo neutro a un’aldeide o a un chetone. Qual è la principale differenza nel prodotto finale? === Esercizio 45 === Perché le aldeidi sono generalmente più reattive dei chetoni nelle reazioni di addizione nucleofila? === Esercizio 46 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + Cl⁻ → HOCH2​Cl === Esercizio 47 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CHO + Br⁻ → CH3​CH(OH)Br === Esercizio 48 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CH2​CHO + I⁻ → CH3​CH2​CH(OH)I === Esercizio 49 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + F⁻ → (CH3​)2​C(OH)F === Esercizio 50 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + CH3​O⁻ → HOCH2​OCH3​ === Esercizio 51 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + NH3​ → H2​C=NH+H2​O === Esercizio 52 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + OH⁻ → (CH3​)2​C(OH)2​ === Esercizio 53 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: C6​H5​CHO + Br⁻ → C6​H5​CH(OH)Br === Esercizio 54 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​​CH2CHO + Cl⁻ → CH3CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 55 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3​)CH2​CHO + Br⁻ → CH3​CH(CH3​)CH2​CH(OH)Br === Esercizio 56 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH2CH2​CHO + Cl⁻ → CH3​CH2CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 57 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​COCH2​CH3 ​+ Br⁻ → CH3​C(OH)BrCH2​CH3 === Esercizio 58 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH2​C(OH)ClCH2​CH3​ === Esercizio 59 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3CH2​CH2​COCH2​CH3​ + Br⁻ → CH3CH2​CH2​C(OH)BrCH2​CH3​ === Esercizio 60 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3)CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH(CH3)CH2​C(OH)ClCH2​CH3 === Soluzioni === '''41)''' Nel primo stadio il nucleofilo attacca il carbonio elettrofilo del gruppo carbonilico C=O. Gli elettroni del legame π si spostano verso l’ossigeno, formando un intermedio tetraedrico alcossido. Il carbonio carbonilico cambia ibridazione da sp2 ad sp3. Nel secondo stadio l’alcossido viene protonato da un acido formando un alcol. '''42)''' Aldeidi e chetoni non possiedono un buon gruppo uscente legato al carbonile. Per questo motivo il nucleofilo non sostituisce un gruppo già presente, ma si addiziona al carbonio carbonilico. L’attacco nucleofilo porta alla formazione di un intermedio tetraedrico alcossido, nel quale l’ossigeno possiede carica negativa. Successivamente questo intermedio viene protonato formando il prodotto finale. '''43)''' Il gruppo carbonilico è planare e presenta due facce distinte chiamate ''re'' e ''si''. Se i due gruppi legati al carbonile sono differenti, l’attacco del nucleofilo può avvenire da entrambi i lati del piano. Dopo l’addizione, il carbonio passa da geometria trigonale planare a tetraedrica e può diventare un centro chirale. Se il nucleofilo attacca con uguale probabilità entrambe le facce, si ottiene una miscela racemica 50:50 di enantiomeri. '''44)''' Un nucleofilo carico negativamente attacca direttamente il carbonio carbonilico formando un alcossido che, dopo protonazione, dà un alcol. Un nucleofilo neutro invece possiede un idrogeno aggiuntivo che permette l’eliminazione dell’ossigeno carbonilico sotto forma di acqua. In questo caso si forma un doppio legame tra carbonio e nucleofilo: '''C=Nu'''. '''45)''' Le aldeidi sono più reattive dei chetoni per due motivi principali: * Fattori elettronici: nei chetoni sono presenti due gruppi alchilici che donano densità elettronica al carbonio carbonilico, riducendone la carica positiva parziale e quindi l’elettrofilia. * Fattori sterici: nei chetoni il carbonile è più ingombrato, quindi il nucleofilo incontra maggiore difficoltà ad attaccare il carbonio. '''53)''' [[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|181x181px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_53.png|senza_cornice|175x175px]] Fenilmetanale; 1-bromofenilmetanolo '''54)''' [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200|152x152px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_54.png|senza_cornice|168x168px]] Propanale; 1-cloropropan-1-olo '''55)''' [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|175x175px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_55.png|senza_cornice|167x167px]] 3-metilbutanale; 1-bromo-3-metilbutan-1-olo '''56)''' [[File:Butyraldehyde 200.svg|Butyraldehyde_200|185x185px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_56.png|senza_cornice|171x171px]] Butanale; 1-clorobutan-1-olo '''57)''' [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|193x193px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_57.png|senza_cornice|187x187px]] Butanone; 2-bromobutan-2-olo '''58)''' [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|223x223px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_58.png|senza_cornice|244x244px]] 3-pentanone; 3-cloropentan-3-olo '''59)''' [[File:Esercizio_59,1.png|senza_cornice|198x198px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_59,2.png|senza_cornice|222x222px]] 3-esanone; 3-bromoesan-3olo '''60)''' [[File:Esercizio_60,1.png|senza_cornice|199x199px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_60,2.png|senza_cornice|230x230px]] 5-metilesan-3-one; 3-cloro-5-metilesan-3-olo == Esercizi sulle reazioni di idratazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 61 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione acido-catalizzata della formaldeide (HCHO). === Esercizio 62 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione base-catalizzata dell'acetaldeide (CH₃CHO). === Esercizio 63 === Spiega perché la formaldeide esiste in soluzione acquosa quasi completamente come idrato, mentre l'acetone è idratato solo in minima parte. === Esercizio 64 === Ordina i seguenti composti per costante di idratazione decrescente e giustifica: * Formaldeide (HCHO) * Etanale (C₂H₄O) * 2-propanone(C₃H₆O) * Tricloroacetaldedide (Cl₃CCHO) === Esercizio 65 === Perché i chetoni aromatici come il benzofenone (Ph₂C=O) hanno costanti di idratazione estremamente basse? === Esercizio 66 === Spiega il ruolo del catalizzatore acido nel favorire l'attacco nucleofilo dell'acqua sul carbonile. === Esercizio 67 === Il ciclopropanone ha una costante di idratazione molto alta. Proponi una spiegazione basata sulla tensione d'anello. === Esercizio 68 === Perché l'idratazione è reversibile e quali fattori spostano l'equilibrio verso l'idrato? === Esercizio 69 === Disegna il prodotto di idratazione del butanale (CH₃CH₂CH₂CHO). === Esercizio 70 === Disegna il prodotto di idratazione del cicloesanone. === Esercizio 71 === Disegna il prodotto di idratazione del 2,2-dimetilpropanale (pivalaldeide). === Esercizio 72 === Disegna il prodotto di idratazione del clorale (Cl₃CCHO) e spiega perché questo composto esiste prevalentemente come idrato. === Esercizio 73 === Il glucosio in soluzione acquosa esiste in equilibrio tra forma aperta (aldeidica) e forme cicliche (emiacetali). Se si considera solo la forma aperta, quale carbonio verrebbe idratato? === Esercizio 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone (CF₃COCH₃) è più idratato dell'acetone. Perché? === Esercizio 75 === Confronta la reattività verso l'idratazione di: * Propanale vs propanone * Spiega la differenza in termini di effetti elettronici e sterici. === Esercizio 76 === Tra acetaldeide e cloroacetaldeide (ClCH₂CHO), quale ha una costante di idratazione maggiore? Giustifica. === Esercizio 77 === Confronta l'idratazione di formaldeide e acetone in termini di: * Stabilità del carbonile di partenza * Stabilità dell'idrato formato === Esercizio 78 === L' acido 2-ossoetanoico(OHC–COO⁻) è molto più idratato della gliceraldeide. Proponi una spiegazione === Esercizio 79 === In presenza di D₂O e catalisi acida, l'acetone subisce scambio isotopico H/D sugli idrogeni α. Tuttavia, l'idratazione stessa non introduce deuterio sul carbonio carbonilico. Spiega perché lo scambio α avviene e quale meccanismo lo permette. === Esercizio 80 === Il composto esafluoroacetone [(CF₃)₂C=O] ha una costante di idratazione ≈ 1,2 × 10⁶, enormemente superiore all'acetone. Sulla base di questo dato: * Spiega l'effetto dei gruppi CF₃ * Prevedi se l'esafluoroacetone in soluzione acquosa esiste principalmente come chetone o come idrato === Soluzioni === === 61 === Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco di un nucleofilo debole come l'acqua. # '''Protonazione:''' <ce>H2C=O + H^+ <=> H2C=O^+-H</ce> # '''Attacco nucleofilo:''' L'acqua attacca il carbonio carbonilico:<br /><ce>H2C=O^+-H + H2O <=> H2O^+-CH2-OH</ce> # '''Deprotonazione:''' Un'altra molecola di acqua rimuove il protone in eccesso, ripristinando il catalizzatore e formando il gem-diolo (idrato):<br /><ce>H2O^+-CH2-OH + H2O <=> HO-CH2-OH + H3O^+</ce> === 62 === Il catalizzatore basico (<ce>OH^-</ce>) è un nucleofilo forte che attacca direttamente il carbonio carbonilico senza bisogno di previa attivazione. # '''Attacco nucleofilo:''' L'idrossido attacca il carbonio:<br /><ce>CH3CHO + OH^- <=> CH3CH(O^-)OH</ce> # '''Protonazione dell'alcossido:''' L'intermedio alcossido strappa un protone dall'acqua, generando il gem-diolo e rigenerando il catalizzatore:<br /><ce>CH3CH(O^-)OH + H2O <=> CH3CH(OH)2 + OH^-</ce> === 63 === * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Non ha gruppi alchilici donatori di elettroni, quindi il carbonio carbonilico è fortemente parzialmente positivo (<math>\delta^+</math>). Inoltre, gli atomi di idrogeno hanno un ingombro sterico nullo, favorendo il passaggio dall'ibridazione sp^2 (120°) all'ibridazione sp^3 (109.5°). L'equilibrio è spostato verso l'idrato per oltre il 99%. * '''Acetone (<ce>(CH3)2C=O</ce>):''' Possiede due gruppi metilici che sono elettron-donatori per effetto induttivo, stabilizzando la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile e rendendolo meno elettrofilo. Inoltre, i metili creano affollamento sterico nell'idrato sp^3, dove gli angoli di legame si stringono. L'equilibrio favorisce nettamente il chetone di partenza (>99.9%). === 64 === L'ordine corretto è: :<ce>Cl3CCHO > HCHO > CH3CHO > (CH3)2CO</ce> '''Giustificazione:''' * '''Tricloroacetaldeide (<ce>Cl3CCHO</ce>):''' I tre atomi di cloro sono fortemente elettron-attrattori per effetto induttivo ($-I$). Deficitano massicciamente il carbonio carbonilico di elettroni, rendendolo estremamente reattivo. * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Nessun effetto induttivo stabilizzante, zero ingombro sterico. * '''Acetaldeide (<ce>CH3CHO</ce>):''' Un gruppo metilico stabilizza parzialmente il carbonile e aumenta leggermente l'ingombro. * '''Acetone (<ce>(CH3)2CO</ce>):''' Due gruppi metilici stabilizzano fortemente il carbonile e massimizzano l'ingombro sterico nell'idrato. === 65 === Nel ciclopropanone, l'anello a tre termini costringe il carbonio carbonilico sp^2 a un angolo di legame di circa 60°. La deviazione dall'angolo ideale di 120° è enorme, provocando una '''tensione d'anello eccezionale'''. Quando il ciclopropanone viene idratato, il carbonio passa a ibridazione sp^3 (il cui angolo ideale sarebbe 109.5°). L'angolo reale rimane compresso a 60°, ma la deviazione dall'angolo ideale si riduce significativamente. Questa parziale '''liberazione dalla tensione d'anello''' (tensione angolare) rende l'idratazione termodinamicamente molto favorita. === 66 === Il benzofenone ha una costante di idratazione quasi nulla perché il doppio legame carbonilico è '''altamente stabilizzato per risonanza''' con i due anelli fenilici. L'idratazione romperebbe la coniugazione estesa del sistema carbonile-anelli aromatici. Inoltre, i due gruppi fenilici sono voluminosi e creano un enorme impedimento sterico all'attacco dell'acqua e alla successiva formazione del carbonio tetraedrico sp^3 === 67 === L'acqua è un nucleofilo debole e attacca i normali carbonili molto lentamente. Il catalizzatore acido protona l'ossigeno del carbonile. Questo sposta la densità elettronica verso l'ossigeno, aumentando drasticamente la carica parziale positiva (<math>\delta^+</math>) sul carbonio. Il carbonio diventa così un '''elettrofilo forte''', capace di subire rapidamente l'attacco dell'acqua. === 68 === L'idratazione è reversibile perché sia l'idrato (gem-diolo) che il composto carbonilico hanno stabilità energetiche comparabili, e i legami che si rompono e si formano (C-O e O-H) hanno energie simili. I fattori che spostano l'equilibrio verso l'idrato sono: * '''Fattori elettronici:''' Presenza di sostituenti elettron-attrattori vicini al carbonile. * '''Fattori sterici:''' Minor ingombro dei sostituenti (es. aldeidi rispetto ai chetoni). * '''Fattori geometrici:''' Rilascio di tensioni d'anello (come nei cicli a 3 o 4 termini). * '''Concentrazione:''' Un grande eccesso di acqua (solvente) sposta l'equilibrio a destra. === 69 === Il butanale per idratazione fornisce il '''butan-1,1-diolo''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OH)2</ce> === 70 === L'attacco sul carbonio carbonilico del cicloesanone porta alla formazione del '''cicloesan-1,1-diolo'''. === 71 === La pivalaldeide si idrata trasformando il gruppo formilico nel corrispondente diolo, producendo il '''2,2-dimetilpropan-1,1-diolo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)2</ce> === 72 === Il clorale forma il '''clorale idrato''': :<ce>Cl3C-CH(OH)2</ce> '''Spiegazione:''' Esiste prevalentemente come idrato perché il gruppo <ce>-CCl3</ce> esercita un effetto induttivo elettron-attrattore massiccio sul carbonio adiacente, destabilizzando il carbonile di partenza. Una volta formato l'idrato, inoltre, si instaurano '''legami a idrogeno intramolecolari''' tra gli idrogeni dei gruppi <ce>-OH</ce> e gli atomi di cloro, stabilizzando ulteriormente il prodotto. === 73 === La struttura lineare (aperta) del D-glucosio presenta la funzione aldeidica sul primo carbonio della catena. Pertanto, il carbonio che subisce l'idratazione è il '''Carbonio 1 (C1)'''. === 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone è molto più idratato dell'acetone grazie alla presenza del gruppo <ce>-CF3</ce>. Il fluoro è l'elemento più elettronegativo; il gruppo <ce>-CF3</ce> attrae fortemente la densità elettronica per effetto induttivo, impoverendo il carbonio del carbonile e rendendolo un elettrofilo estremamente reattivo rispetto a quello dell'acetone non sostituito. === 75 === * '''Effetto Elettronico:''' Il propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>) ha un solo gruppo alchilico elettron-donatore, mentre il propanone (<ce>CH3COCH3</ce>) ne ha due. I due gruppi dell'acetone riducono la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile, rendendolo meno elettrofilo. * '''Effetto Sterico:''' Nel propanale il carbonio è legato a un idrogeno (ingombro minimo). Nel propanone ci sono due gruppi metilici; nel passaggio a sp^3 (idrato) i sostituenti si avvicinano e l'interazione sterica destabilizza l'idrato del propanone. * '''Conclusione:''' Il '''propanale''' ha una reattività e una costante di idratazione nettamente maggiore del propanone. === 76 === La '''cloroacetaldeide (<ce>ClCH2CHO</ce>)''' ha una $K_{\text{hyd}}$ maggiore. '''Giustificazione:''' L'atomo di cloro sulla cloroacetaldeide attrae elettroni per effetto induttivo (. Questo riduce la densità elettronica sul carbonio carbonilico, aumentandone l'elettrofilia e favorendo la formazione dell'idrato. L'acetaldeide ha invece un gruppo metilico che è debolmente elettron-donatore. === 77 === * '''Stabilità del carbonile di partenza:''' Il carbonile dell'acetone è fortemente stabilizzato dall'effetto induttivo dei due metili. Il carbonile della formaldeide non ha stabilizzazioni ed è intrinsecamente ad alta energia (instabile). * '''Stabilità dell'idrato formato:''' L'idrato della formaldeide non ha tensioni steriche. L'idrato dell'acetone soffre di repulsione sterica tra i due gruppi metilici forzati nella geometria tetraedrica sp^3 * '''Conclusione:''' La formaldeide ha un reagente instabile e un idrato stabile (idratazione molto favorita); l'acetone ha un reagente stabile e un idrato instabile (idratazione sfavorita). === 78 === Nel gliossilato il carbonile è direttamente adiacente a un gruppo carbossilato (<ce>-COO^-</ce>). Il carbonio del gruppo carbossilico accumula una parziale carica positiva, generando una forte repulsione dipolo-dipolo tra carboni adiacenti (<math>\text{O}=\text{C}^{\delta+}-\text{C}^{\delta+}=\text{O}</math>). L'idratazione del gruppo aldeidico converte il carbonio in sp^3, riducendo drasticamente questa repulsione destabilizzante. Nella gliceraldeide i gruppi ossidrilici vicini inducono solo un moderato effetto , senza una repulsione dipolo-dipolo così marcata. === 79 === Lo scambio isotopico in posizione alpha avviene attraverso la formazione dell''''enolo''', non tramite l'idratazione: # L'acetone viene protonato sull'ossigeno: <ce>(CH3)2C=O^+ -H</ce>. # Il solvente (<ce>D2O</ce>) rimuove un protone dal carbonio in alpha, formando l'enolo neutro: <ce>CH3-C(OH)=CH2</ce>. # Quando l'enolo viene riprotonato dal solvente (<ce>D3O^+</ce>), l'attacco del deuterio avviene sul carbonio in alpha, introducendo l'isotopo: <ce>CH3-C(=O^+-H)-CH2D</ce>. # La successiva deprotonazione dell'ossigeno rigenera il chetone deuterato in alpha. L'idratazione, invece, prevede l'attacco dell'ossigeno di <ce>D2O</ce> direttamente sul carbonio carbonilico. Quando l'idrato elimina acqua per tornare al chetone, rompe i legami C-O appena formati, senza che avvenga alcuna rottura o formazione di legami C-H (o C-D) sul carbonio centrale. === 80 === * '''Effetto dei gruppi <ce>CF3</ce>:''' L'esafluoroacetone possiede sei atomi di fluoro altamente elettronegativi. I due gruppi <ce>-CF3</ce> esercitano un effetto induttivo elettron-attrattore di eccezionale intensità. Il carbonio carbonilico si ritrova privato di densità elettronica, accumulando una parziale carica positiva enorme che rende la molecola straordinariamente elettrofila. Inoltre, la conversione a idrato tetraedrico allontana i legami polari riducendo le repulsioni elettrostatiche interne. * '''Previsione dello stato in soluzione:''' Data la costante d'idratazione astronomica ≈ 1,2 × 10⁶, l'equilibrio è totalmente spostato a destra. In soluzione acquosa, l'esafluoroacetone '''esiste quasi esclusivamente (all'incirca al 100%) come idrato''' <ce>[(CF3)2C(OH)2]</ce>, mentre la quantità di chetone libero è infinitesimale. == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di alcoli (emiacetali e acetali) == === Esercizio 81 === == Esercizi teorici == === 1. Scrivi il meccanismo della formazione acido-catalizzata dell'emiacetale e del successivo acetale tra acetaldeide (CH₃CHO) ed etanolo (CH₃CH₂OH) === Il catalizzatore acido attiva il carbonile per l'attacco dell'alcol (formando l'emiacetale), e successivamente attiva l'emiacetale favorendo l'uscita di acqua e l'ingresso del secondo equivalente di alcol (formando l'acetale). # '''Protonazione del carbonile:''' <ce>CH3CHO + H^+ <=> CH3CH=O^+-H</ce> # '''Attacco del primo equivalente di alcol:''' <ce>CH3CH=O^+-H + CH3CH2OH <=> CH3CH(OH)(O^+-H-CH2CH3)</ce> # '''Deprotonazione (Formazione dell'emiacetale):''' <ce>CH3CH(OH)(O^+-H-CH2CH3) + CH3CH2OH <=> CH3CH(OH)(OCH2CH3) + CH3CH2O^+H2</ce> # '''Protonazione del gruppo ossidrilico dell'emiacetale:''' <ce>CH3CH(OH)(OCH2CH3) + H^+ <=> CH3CH(O^+H2)(OCH2CH3)</ce> # '''Perdita di acqua (Formazione dello ione ossocarbenio):''' <ce>CH3CH(O^+H2)(OCH2CH3) <=> [CH3CH-OCH2CH3]^+ + H2O</ce> # '''Attacco del secondo equivalente di alcol:''' <ce>[CH3CH-OCH2CH3]^+ + CH3CH2OH <=> CH3CH(OCH2CH3)(O^+-H-CH2CH3)</ce> # '''Deprotonazione finale (Formazione dell'acetale):''' <ce>CH3CH(OCH2CH3)(O^+-H-CH2CH3) <=> CH3CH(OCH2CH3)2 + H^+</ce> --- === 2. Scrivi il meccanismo della formazione base-catalizzata dell'emiacetale tra acetaldeide e metanolo (CH₃OH). Spiega perché la catalisi basica si ferma all'emiacetale e non può portare all'acetale === Il catalizzatore basico genera l'alcossido, un nucleofilo forte. # '''Generazione del nucleofilo:''' <ce>CH3OH + OH^- <=> CH3O^- + H2O</ce> # '''Attacco nucleofilo sul carbonile:''' <ce>CH3CHO + CH3O^- <=> CH3CH(O^-)(OCH3)</ce> # '''Protonazione dell'intermedio (Emiacetale):''' <ce>CH3CH(O^-)(OCH3) + CH3OH <=> CH3CH(OH)(OCH3) + CH3O^-</ce> '''Spiegazione:''' La reazione si ferma all'emiacetale perché per trasformarlo in acetale sarebbe necessaria la sostituzione del gruppo <ce>-OH</ce> con un secondo gruppo <ce>-OCH3</ce>. In ambiente basico, il gruppo ossidrilico dovrebbe abbandonare la molecola come idrossido (<ce>OH^-</ce>), che è un pessimo gruppo uscente. Non essendoci acidi per protonarlo e trasformarlo nel buon gruppo uscente acqua (<ce>H2O</ce>), la reazione non può procedere oltre. --- === 3. Spiega perché le aldeidi formano acetali stabili in presenza di un eccesso di alcol e catalizzatore acido, mentre i chetoni (come l'acetone) mostrano costanti di equilibrio molto basse nella formazione di chetali === * '''Fattori elettronici:''' I chetoni possiedono due gruppi alchilici elettron-donatori ($+I$) che stabilizzano il carbonio carbonilico, riducendone l'elettrofilia rispetto alle aldeidi (che hanno un solo gruppo alchilico o nessuno). * '''Fattori sterici:''' Nel passaggio dalla geometria planare ($sp^2$) del carbonile a quella tetraedrica ($sp^3$) del chetale, i due gruppi alchilici del chetone e i due gruppi alcossilici entranti si ritrovano fortemente affollati nello spazio. Nelle aldeidi, la presenza di un piccolo idrogeno riduce drasticamente questo impedimento sterico, rendendo la costante termodinamica di formazione dell'acetale nettamente più favorevole. --- === 4. Ordina i seguenti composti per costante di equilibrio decrescente di formazione dell'emiacetale ($K_{\text{hemi}}$) con metanolo e giustifica === L'ordine corretto è: :<ce>Cl3CCHO > HCHO > CH3CH2CHO > CH3COCH3</ce> '''Giustificazione:''' * '''Tricloroacetaldeide (<ce>Cl3CCHO</ce>):''' L'effetto fortemente elettron-attrattore ($-I$) dei tre atomi di cloro destabilizza il carbonile rendendolo un elettrofilo formidabile. * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Assenza di impedimento sterico e di effetti induttivi stabilizzanti. * '''Propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>):''' Il gruppo etilico riduce l'elettrofilia per effetto induttivo $+I$ e aumenta l'ingombro. * '''Acetone (<ce>CH3COCH3</ce>):''' Due gruppi metilici minimizzano l'elettrofilia del carbonile e massimizzano l'ostacolo sterico nel prodotto $sp^3$. --- === 5. I 1,3-dioli o i 1,2-dioli (come il glicole etilenico) reagiscono con i chetoni molto più facilmente rispetto ai monoalcoli per formare acetali/chetali ciclici. Proponi una spiegazione basata sull'entropia === Quando un chetone reagisce con due molecole di un monoalcol, tre molecole di reagente si combinano per dare due molecole di prodotto (il chetale e una molecola d'acqua): :<math>\Delta S \approx \text{negativo}</math> (perdita di gradi di libertà della variazione entropica). Quando si usa un diolo, una molecola di chetone reagisce con una sola molecola di diolo per dare due molecole di prodotto (il chetale ciclico e l'acqua). Il numero totale di molecole non varia durante la reazione (<math>\Delta S \approx 0</math>). Poiché il fattore entropico sfavorevole viene eliminato, la formazione di acetali e chetali ciclici è termodinamicamente molto più favorita. --- === 6. Perché gli acetali sono stabili in soluzioni acquose basiche (es. pH = 12) ma si idrolizzano rapidamente in soluzioni acquose acide (es. pH = 2)? === In ambiente basico, l'idrolisi richiederebbe l'attacco nucleofilo di <ce>OH^-</ce> o <ce>H2O</ce> con l'espulsione di un gruppo alcossido (<ce>RO^-</ce>). L'alcossido è una base forte e un pessimo gruppo uscente, impedendo la reazione. In ambiente acido, uno dei due ossigeni dell'acetale viene protonato diventando un ottimo gruppo uscente (<ce>ROH</ce>). La perdita spontanea dell'alcol è assistita dal doppietto dell'altro ossigeno, formando uno ione ossocarbenio stabilizzato per risonanza, che viene poi attaccato dall'acqua dando il via al processo inverso di idrolisi. --- === 7. Spiega il ruolo del catalizzatore acido nella conversione di un emiacetale in acetale. Quale intermedio chiave si forma che non potrebbe formarsi in assenza di acido? === Il catalizzatore acido protona il gruppo ossidrilico (<ce>-OH</ce>) dell'emiacetale, convertendolo nel gruppo <ce>-O^+H2</ce>. Questo permette l'espulsione di una molecola d'acqua (un ottimo gruppo uscente neutro) e porta alla formazione di un intermedio chiave: lo '''ione ossocarbenio''' (<ce>[R-CH=O-R]^+</ce>). Questo intermedio è un elettrofilo potentissimo, stabilizzato per risonanza, in grado di subire l'attacco nucleofilo di una seconda molecola di alcol anche se quest'ultimo è un nucleofilo debole. --- === 8. La reazione di formazione degli acetali è un equilibrio chimico reversibile. Quali accorgimenti sperimentali si adottano in laboratorio per guidare la reazione verso la massima resa in acetale? === Per spostare l'equilibrio verso i prodotti (principio di Le Châtelier) si utilizzano principalmente due strategie: * '''Rimozione continua dell'acqua:''' L'acqua viene allontanata dal sistema man mano che si forma, spesso sfruttando un '''apparato di Dean-Stark''' per distillazione azeotropica con un solvente immiscibile come il toluene o il benzene. * '''Eccesso di reagente:''' Si utilizza un grande eccesso di alcol (spesso usato direttamente come solvente della reazione). --- == Esercizi applicativi == === 9. Disegna il prodotto della reazione tra butanale ($CH_3CH_2CH_2CHO$) ed un eccesso di metanolo in catalisi acida === Il butanale reagisce con due molecole di metanolo per formare il '''1,1-dimetossibutano''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OCH3)2</ce> --- === 10. Disegna il prodotto della reazione di protezione del cicloesanone con glicole etilenico ($HO-CH_2CH_2-OH$) in presenza di p-toluensolfonato (p-TsOH) === La reazione porta alla formazione di un chetale ciclico a 5 termini, noto come '''1,4-diossaspiro[4.5]decano'''. [[File:Cyclohexanone ethylene ketal structural formulae.svg|thumb|center|150px|Struttura del chetale ciclico del cicloesanone]] --- === 11. Disegna il prodotto di reazione tra 2,2-dimetilpropanale e un equivalente di etanolo in ambiente basico === In ambiente basico con un solo equivalente di alcol, la reazione si ferma allo stadio di emiacetale, producendo il '''1-etossi-2,2-dimetilpropan-1-olo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)(OCH2CH3)</ce> --- === 12. Disegna la struttura del prodotto intramolecolare che si forma quando il 5-idrossipentanale viene trattato con tracce di acido cloridrico in assenza di altri alcoli. Che tipo di composto è? === La molecola contiene sia il gruppo aldeidico che il gruppo alcolico a distanza ideale. L'ossidrilico sul C5 attacca il carbonile sul C1 formando un emiacetale ciclico a 6 termini, il '''tetraidro-2H-piran-2-olo'''. [[File:2-Hydroxytetrahydropyran.svg|thumb|center|110px|Struttura del tetraidro-2H-piran-2-olo]] --- === 13. Il D-glucosio in soluzione acquosa esiste principalmente come miscela di glucopiranosio (<math>\alpha</math> e <math>\beta</math>). Quali gruppi funzionali della forma aperta reagiscono tra loro per formare questo anello e che tipo di legame chimico si genera? === Il gruppo ossidrilico legato al '''Carbonio 5 (C5)''' effettua un attacco nucleofilo intramolecolare sul carbonio carbonilico del gruppo aldeidico situato sul '''Carbonio 1 (C1)'''. Il legame che si genera è un '''emiacetale ciclico''' (nello specifico, un anello piranosico). --- === 14. Se tratti l'1,1,1-trifluoroacetone con metanolo in assenza di catalizzatori, noterai la formazione spontanea di un emiacetale stabile. Spiega perché questa reazione non necessita di catalisi === Il forte effetto induttivo elettron-attrattore del gruppo <ce>-CF3</ce> impoverisce drammaticamente il carbonio carbonilico, rendendolo così tanto elettrofilo da poter subire l'attacco nucleofilo del metanolo (nucleofilo debole) in tempi rapidi anche senza essere preventivamente attivato (protonato) da un catalizzatore acido. --- == Esercizi di confronto == === 15. Confronta la facilità di idrolisi acida del benz醛e dimetil acetale [$PhCH(OCH_3)_2$] rispetto al cicloesanone dimetil chetale. Spiega la differenza basandoti sulla stabilità degli intermedi === Il '''benzaldeide dimetil acetale''' si idrolizza più rapidamente. '''Giustificazione:''' Lo stadio lento dell'idrolisi acida prevede la formazione dello ione ossocarbenio. Nel caso della benzaldeide, il carbocazione intermedio <ce>[Ph-CH-OCH3]^+</ce> è fortemente stabilizzato non solo dall'effetto di risonanza dell'ossigeno, ma anche dalla '''delocalizzazione pi-greco dell'anello aromatico''' (posizione benzilica). L'intermedio derivato dal cicloesanone non gode di questa stabilizzazione aromatica aggiuntiva. --- === 16. Tra il dimetil acetale della formaldeide e il dimetil acetale del clorale ($Cl_3CCH(OCH_3)_2$), quale dei due è più resistente all'idrolisi in ambiente acido? Giustifica === Il '''dimetil acetale del clorale''' è molto più resistente all'idrolisi acida. '''Giustificazione:''' L'idrolisi acida richiede la protonazione iniziale dell'ossigeno e la successiva espulsione di un alcol per generare un carbocazione (ione ossocarbenio). Il gruppo fortemente elettron-attrattore <ce>-CCl3</ce> destabilizza enormemente la formazione di qualsiasi carica positiva sul carbonio adiacente. Di conseguenza, lo stato di transizione per la rottura del legame C-O ha un'energia di attivazione proibitiva. --- === 17. Considera la reazione di formazione dell'emiacetale. Confronta il comportamento del 4-idrossibutannale con quello della miscela equimolare di butanale e etanolo in termini di costante d'equilibrio === La costante di equilibrio dell'idrossialdeide ciclica è magnitudini più elevata rispetto alla misversa intermolecolare. La reazione del 4-idrossibutannale è '''intramolecolare''' (porta a un anello stabile a 5 termini, il legame emiacetalico si forma nello stesso scheletro molecolare), riducendo la perdita entropica rispetto alla reazione intermolecolare in cui due molecole indipendenti devono incontrarsi in soluzione. --- === 18. L'acetato di metile ($CH_3COOCH_3$, un estere) e l'1,1-dimetossietano ($CH_3CH(OCH_3)_2$, un acetale) vengono trattati separatamente con una soluzione di NaOH in acqua. Descrivi cosa accade a ciascun composto === * '''Acetato di metile:''' Subisce una reazione di '''saponificazione''' (idrolisi basica irreversible). L'idrossido attacca il carbonile dell'estere convertendolo in acetato di sodio e metanolo. * '''1,1-dimetossietano:''' '''Non subisce alcuna reazione'''. Gli acetali sono completamente inerti verso le basi e i nucleofili poiché non contengono un carbonio carbonilico né gruppi uscenti attivabili in ambiente basico. --- == Esercizi avanzati == === 19. Quando il D-glucosio viene trattato con metanolo in presenza di HCl anidro, si forma una miscela di due composti isomeri stabili isolabili, ma non si forma il corrispondente acetale a catena aperta. Identifica la natura di questi due composti e spiega perché la reazione si ferma a questo stadio === I due composti isolati sono l'<math>\alpha</math>- e il <math>\beta</math>-'''metil glucoside'''. Si tratta di '''acetali ciclici''' (chiamati glicosidi). La reazione inizia dal glucosio che in soluzione è già prevalentemente in forma di emiacetale ciclico. L'HCl anidro protona l'ossidrile anomerico (sul C1) del ciclo, che si allontana come acqua formando lo ione ossocarbenio ciclico. Il metanolo attacca questo intermedio da sopra o da sotto, generando i due isomeri trans e cis (anomeri). La reazione si ferma qui poiché l'anello a 6 termini (piranosico) possiede una stabilità termodinamica talmente elevata che la molecola non ha alcuna spinta energetica ad aprirsi per subire l'attacco di un secondo metanolo. --- === 20. Un chimico vuole sintetizzare il chetale dell'esafluoroacetone usando etanolo ed HCl. Sperimentalmente osserva che la reazione si arresta tassativamente all'emiacetale, e che è impossibile introdurre il secondo gruppo etossidrilico anche scaldando a lungo. Proponi una spiegazione dettagliata === La conversione dell'emiacetale dell'esafluoroacetone nell'acetale richiederebbe la protonazione dell'ossidrile dell'emiacetale e l'espulsione di una molecola di acqua per generare il rispettivo ione ossocarbenio: :<ce>[(CF3)2C-OCH2CH3]^+</ce> I due gruppi <ce>-CF3</ce>, grazie al loro spaventoso effetto induttivo elettron-attrattore, esercitano una forza destabilizzante insormontabile nei confronti di una carica netta positiva localizzata sul carbonio a cui sono legati. L'energia di attivazione richiesta per espellere l'acqua e generare questo intermedio cationico è talmente elevata che la reazione è cineticamente bloccata, impedendo la formazione dell'acetale completo. == Esercizi sulle riduzioni biologiche di aldeidi e chetoni col NADH == === Esercizio 101 === testo ... ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == ... == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/19%3A_Aldehydes_and_Ketones-_Nucleophilic_Addition_Reactions Aldeidi e chetoni] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche cwpizztftz4uudteo5kc0vq0j5wchk3 498392 498388 2026-05-24T14:22:36Z Hippias 18281 rimuovo avviso A 498392 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura di aldeidi e chetoni == === Esercizio 1 === testo === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... === == Esercizi sulla preparazione e ossidazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 21 === Spiega perché il PCC permette di ottenere aldeidi da alcoli primari senza formare acidi carbossilici. === Esercizio 22 === Se si ossida propan-1-olo con PCC che prodotto si ottiene? Scrivi la formula chimica del prodotto, il suo nome IUPAC e poi disegnalo. === Esercizio 23 === Indica quali dei seguenti composti erano alcoli primari o alcoli primari prima di venir ossidati: a) CH₃COCH₃ b) HCHO c) CH₃CH₂CHO d) CH₃CH₂COCH₃ === Esercizio 24 === Completa le reazioni indicando e disegnando il prodotto organico ottenuto: a) 1-propanolo + PCC → ? b) 2-butanolo + PCC → ? c) etanolo + DMP → ? === Esercizio 25 === Partendo dal composto: CH₃CH₂CH₂OH a) indica il nome dell’alcol b) classifica il prodotto come aldeide o chetone c) scrivi il nome IUPAC del prodotto finale d) Disegna il prodotto finale === Esercizio 26 === Quale prodotto si ottiene ossidando il 2-pentanolo? Scrivi: * formula di struttura * nome IUPAC del prodotto === Esercizio 27 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH2–CH(CH3)–CH2OH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2OH (CH3)2CH–CH2–CH2OH CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2OH === Esercizio 28 === Se si ossida il 2-metilpropan-1-olo che prodotto si ottiene? Dopo aver disegnato il prodotto ottenuto, scrivi la sua formula chimica e il nome IUPAC. === Esercizio 29 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH(OH)–CH3 CH3–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH2–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH(OH)–CH(CH3)–CH3 === Esercizio 30 === Completa la seguente trasformazione: CH₃CH₂OH → ? → CH₃COOH Indica: 1. la formula e il nome IUPAC del composto intermedio 2. il reagente che permette il primo passaggio 3. il tipo di reazione coinvolta === Esercizio 31 === Spiega perché le aldeidi si ossidano più facilmente dei chetoni. === Esercizio 32 === Spiega cosa è il reattivo di Tollens. === Esercizio 33 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH2–CHO (CH3)2CH–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CHO === Esercizio 34 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH2CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–CHO (CH3)3C–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2–CHO === Esercizio 35 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH(CH3)–CHO C6H5–CHO C6H5–CH2–CHO === Esercizio 36 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CH2–CHO === Esercizio 37 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–C(CH3)2–CHO CH2=CH–CH2–CHO C6H5–CH(CH3)–CHO C6H5–CH2–CH2–CHO === Esercizio 38 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH2CH3)–CHO (CH3)2CH–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–CHO CH3–CH=CH–CH2–CHO === Esercizio 39 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–COOH CH3–CH(CH2CH3)–CH2–COOH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–COOH === Esercizio 40 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–COOH CH2=CH–CH2–COOH CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–COOH === Soluzioni === '''21)''' Il PCC è una versione più blanda dell'acido cromico, quindi non è in grado di ossidare direttamente gli alcoli primari in acidi carbossilici. '''22)''' CH₃CH₂CHO, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''23)''' Alcol secondario, alcol primario, alcol primario, alcol secondario '''24)''' Propanale [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] 2-butanone [[File:2-Butanon.svg|2-Butanon|143x143px]] etanale [[File:Acetaldehyde-skeletal.svg|Acetaldehyde-skeletal|105x105px]] '''25)''' 1-propanolo, aldeide, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''26)''' CH₃CH₂CH₂COCH₃, 2-pentanone      '''27)'''[[File:Esercizio_27,1.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,4.png|senza_cornice|169x169px]] '''28)''' (CH3)2CH–CHO, 2-metilpropanale, [[File:Esercizio_28.png|senza_cornice|187x187px]] '''29)''' [[File:Skeletal structure of propanone (acetone).svg|Skeletal_structure_of_propanone_(acetone)|99x99px]] [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|227x227px]] [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|238x238px]] [[File:Esercizio_29.png|senza_cornice|184x184px]] '''30)''' CH₃COH, etanale, PCC, ossidazione di alcoli primari '''31)''' Le aldeidi si ossidano molto più facilmente dei chetoni principalmente perché possiedono un atomo di idrogeno direttamente legato al carbonio carbonilico, che può essere facilmente rimosso durante l'ossidazione ad acido carbossilico. Al contrario, i chetoni non hanno questo idrogeno e richiedono la rottura di un forte legame per ossidarsi, il che richiede condizioni estreme. '''32)''' Il reattivo di Tollens è una soluzione basica e acquosa costituita da ioni argento (I) disciolti in ammoniaca diluita. Quando è presente un'aldeide, subisce ossidazione, causando la riduzione degli ioni argento (I) ad argento metallico. Il risultato è la deposizione di argento sulla superficie della provetta, formando un rivestimento riflettente simile a uno specchio. I chetoni, al contrario, non reagiscono con il reattivo di Tollens, rendendo questo test specifico per le aldeidi. '''33)''' [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|140x140px]] [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_33,3.png|senza_cornice|157x157px]][[File:Esercizio_33,4.png|senza_cornice|179x179px]] '''34)''' [[File:Esercizio_34,1.png|senza_cornice|178x178px]] [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|189x189px]] [[File:Esercizio_34,3.png|senza_cornice|204x204px]] [[File:Esercizio_34,4.png|senza_cornice|203x203px]] '''35)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|167x167px]] [[File:Esercizio_35,2.png|senza_cornice|187x187px]][[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|180x180px]][[File:Esercizio_35,4.png|senza_cornice|149x149px]] '''36)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|159x159px]] [[File:Esercizio_36,3.png|senza_cornice|160x160px]] [[File:Esercizio_36,4.png|senza_cornice|143x143px]] '''37)''' [[File:Esercizio_37,1.png|senza_cornice|158x158px]] [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|138x138px]] [[File:Esercizio_37,3.png|senza_cornice|156x156px]] [[File:Esercizio_37,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''38)''' [[File:Esercizio_38,1.png|senza_cornice|148x148px]] [[File:Esercizio_38,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|153x153px]] [[File:Esercizio_38,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''39)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|138x138px]] 2-metilpentanale; [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|172x172px]] 3-metilbutanale; [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|180x180px]] 3-metilpentanale; [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|173x173px]] 3-etilpentanale '''40)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|144x144px]] esanale; [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|168x168px]] 5-metilesanale; [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|161x161px]] but-3-en-ale; [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|170x170px]] 4,4-dimetilpentanale == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni == === Esercizio 41 === Descrivi il meccanismo generale dell’addizione nucleofila a un carbonile indicando cosa avviene: * nel primo stadio, * nel secondo stadio, * e quale cambiamento di ibridazione subisce il carbonio carbonilico. === Esercizio 42 === Perché aldeidi e chetoni non subiscono una sostituzione nucleofila classica come gli alogenuri alchilici? Spiega il ruolo dell’intermedio tetraedrico alcossido. === Esercizio 43 === Spiega la stereochimica dell’addizione nucleofila ai carbonili distinguendo tra faccia ''re'' e faccia ''si''. In quali condizioni si può formare una miscela racemica? === Esercizio 44 === Confronta il meccanismo di addizione di un nucleofilo carico negativamente con quello di un nucleofilo neutro a un’aldeide o a un chetone. Qual è la principale differenza nel prodotto finale? === Esercizio 45 === Perché le aldeidi sono generalmente più reattive dei chetoni nelle reazioni di addizione nucleofila? === Esercizio 46 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + Cl⁻ → HOCH2​Cl === Esercizio 47 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CHO + Br⁻ → CH3​CH(OH)Br === Esercizio 48 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CH2​CHO + I⁻ → CH3​CH2​CH(OH)I === Esercizio 49 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + F⁻ → (CH3​)2​C(OH)F === Esercizio 50 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + CH3​O⁻ → HOCH2​OCH3​ === Esercizio 51 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + NH3​ → H2​C=NH+H2​O === Esercizio 52 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + OH⁻ → (CH3​)2​C(OH)2​ === Esercizio 53 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: C6​H5​CHO + Br⁻ → C6​H5​CH(OH)Br === Esercizio 54 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​​CH2CHO + Cl⁻ → CH3CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 55 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3​)CH2​CHO + Br⁻ → CH3​CH(CH3​)CH2​CH(OH)Br === Esercizio 56 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH2CH2​CHO + Cl⁻ → CH3​CH2CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 57 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​COCH2​CH3 ​+ Br⁻ → CH3​C(OH)BrCH2​CH3 === Esercizio 58 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH2​C(OH)ClCH2​CH3​ === Esercizio 59 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3CH2​CH2​COCH2​CH3​ + Br⁻ → CH3CH2​CH2​C(OH)BrCH2​CH3​ === Esercizio 60 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3)CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH(CH3)CH2​C(OH)ClCH2​CH3 === Soluzioni === '''41)''' Nel primo stadio il nucleofilo attacca il carbonio elettrofilo del gruppo carbonilico C=O. Gli elettroni del legame π si spostano verso l’ossigeno, formando un intermedio tetraedrico alcossido. Il carbonio carbonilico cambia ibridazione da sp2 ad sp3. Nel secondo stadio l’alcossido viene protonato da un acido formando un alcol. '''42)''' Aldeidi e chetoni non possiedono un buon gruppo uscente legato al carbonile. Per questo motivo il nucleofilo non sostituisce un gruppo già presente, ma si addiziona al carbonio carbonilico. L’attacco nucleofilo porta alla formazione di un intermedio tetraedrico alcossido, nel quale l’ossigeno possiede carica negativa. Successivamente questo intermedio viene protonato formando il prodotto finale. '''43)''' Il gruppo carbonilico è planare e presenta due facce distinte chiamate ''re'' e ''si''. Se i due gruppi legati al carbonile sono differenti, l’attacco del nucleofilo può avvenire da entrambi i lati del piano. Dopo l’addizione, il carbonio passa da geometria trigonale planare a tetraedrica e può diventare un centro chirale. Se il nucleofilo attacca con uguale probabilità entrambe le facce, si ottiene una miscela racemica 50:50 di enantiomeri. '''44)''' Un nucleofilo carico negativamente attacca direttamente il carbonio carbonilico formando un alcossido che, dopo protonazione, dà un alcol. Un nucleofilo neutro invece possiede un idrogeno aggiuntivo che permette l’eliminazione dell’ossigeno carbonilico sotto forma di acqua. In questo caso si forma un doppio legame tra carbonio e nucleofilo: '''C=Nu'''. '''45)''' Le aldeidi sono più reattive dei chetoni per due motivi principali: * Fattori elettronici: nei chetoni sono presenti due gruppi alchilici che donano densità elettronica al carbonio carbonilico, riducendone la carica positiva parziale e quindi l’elettrofilia. * Fattori sterici: nei chetoni il carbonile è più ingombrato, quindi il nucleofilo incontra maggiore difficoltà ad attaccare il carbonio. '''53)''' [[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|181x181px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_53.png|senza_cornice|175x175px]] Fenilmetanale; 1-bromofenilmetanolo '''54)''' [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200|152x152px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_54.png|senza_cornice|168x168px]] Propanale; 1-cloropropan-1-olo '''55)''' [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|175x175px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_55.png|senza_cornice|167x167px]] 3-metilbutanale; 1-bromo-3-metilbutan-1-olo '''56)''' [[File:Butyraldehyde 200.svg|Butyraldehyde_200|185x185px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_56.png|senza_cornice|171x171px]] Butanale; 1-clorobutan-1-olo '''57)''' [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|193x193px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_57.png|senza_cornice|187x187px]] Butanone; 2-bromobutan-2-olo '''58)''' [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|223x223px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_58.png|senza_cornice|244x244px]] 3-pentanone; 3-cloropentan-3-olo '''59)''' [[File:Esercizio_59,1.png|senza_cornice|198x198px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_59,2.png|senza_cornice|222x222px]] 3-esanone; 3-bromoesan-3olo '''60)''' [[File:Esercizio_60,1.png|senza_cornice|199x199px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_60,2.png|senza_cornice|230x230px]] 5-metilesan-3-one; 3-cloro-5-metilesan-3-olo == Esercizi sulle reazioni di idratazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 61 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione acido-catalizzata della formaldeide (HCHO). === Esercizio 62 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione base-catalizzata dell'acetaldeide (CH₃CHO). === Esercizio 63 === Spiega perché la formaldeide esiste in soluzione acquosa quasi completamente come idrato, mentre l'acetone è idratato solo in minima parte. === Esercizio 64 === Ordina i seguenti composti per costante di idratazione decrescente e giustifica: * Formaldeide (HCHO) * Etanale (C₂H₄O) * 2-propanone(C₃H₆O) * Tricloroacetaldedide (Cl₃CCHO) === Esercizio 65 === Perché i chetoni aromatici come il benzofenone (Ph₂C=O) hanno costanti di idratazione estremamente basse? === Esercizio 66 === Spiega il ruolo del catalizzatore acido nel favorire l'attacco nucleofilo dell'acqua sul carbonile. === Esercizio 67 === Il ciclopropanone ha una costante di idratazione molto alta. Proponi una spiegazione basata sulla tensione d'anello. === Esercizio 68 === Perché l'idratazione è reversibile e quali fattori spostano l'equilibrio verso l'idrato? === Esercizio 69 === Disegna il prodotto di idratazione del butanale (CH₃CH₂CH₂CHO). === Esercizio 70 === Disegna il prodotto di idratazione del cicloesanone. === Esercizio 71 === Disegna il prodotto di idratazione del 2,2-dimetilpropanale (pivalaldeide). === Esercizio 72 === Disegna il prodotto di idratazione del clorale (Cl₃CCHO) e spiega perché questo composto esiste prevalentemente come idrato. === Esercizio 73 === Il glucosio in soluzione acquosa esiste in equilibrio tra forma aperta (aldeidica) e forme cicliche (emiacetali). Se si considera solo la forma aperta, quale carbonio verrebbe idratato? === Esercizio 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone (CF₃COCH₃) è più idratato dell'acetone. Perché? === Esercizio 75 === Confronta la reattività verso l'idratazione di: * Propanale vs propanone * Spiega la differenza in termini di effetti elettronici e sterici. === Esercizio 76 === Tra acetaldeide e cloroacetaldeide (ClCH₂CHO), quale ha una costante di idratazione maggiore? Giustifica. === Esercizio 77 === Confronta l'idratazione di formaldeide e acetone in termini di: * Stabilità del carbonile di partenza * Stabilità dell'idrato formato === Esercizio 78 === L' acido 2-ossoetanoico(OHC–COO⁻) è molto più idratato della gliceraldeide. Proponi una spiegazione === Esercizio 79 === In presenza di D₂O e catalisi acida, l'acetone subisce scambio isotopico H/D sugli idrogeni α. Tuttavia, l'idratazione stessa non introduce deuterio sul carbonio carbonilico. Spiega perché lo scambio α avviene e quale meccanismo lo permette. === Esercizio 80 === Il composto esafluoroacetone [(CF₃)₂C=O] ha una costante di idratazione ≈ 1,2 × 10⁶, enormemente superiore all'acetone. Sulla base di questo dato: * Spiega l'effetto dei gruppi CF₃ * Prevedi se l'esafluoroacetone in soluzione acquosa esiste principalmente come chetone o come idrato === Soluzioni === === 61 === Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco di un nucleofilo debole come l'acqua. # '''Protonazione:''' <ce>H2C=O + H^+ <=> H2C=O^+-H</ce> # '''Attacco nucleofilo:''' L'acqua attacca il carbonio carbonilico:<br /><ce>H2C=O^+-H + H2O <=> H2O^+-CH2-OH</ce> # '''Deprotonazione:''' Un'altra molecola di acqua rimuove il protone in eccesso, ripristinando il catalizzatore e formando il gem-diolo (idrato):<br /><ce>H2O^+-CH2-OH + H2O <=> HO-CH2-OH + H3O^+</ce> === 62 === Il catalizzatore basico (<ce>OH^-</ce>) è un nucleofilo forte che attacca direttamente il carbonio carbonilico senza bisogno di previa attivazione. # '''Attacco nucleofilo:''' L'idrossido attacca il carbonio:<br /><ce>CH3CHO + OH^- <=> CH3CH(O^-)OH</ce> # '''Protonazione dell'alcossido:''' L'intermedio alcossido strappa un protone dall'acqua, generando il gem-diolo e rigenerando il catalizzatore:<br /><ce>CH3CH(O^-)OH + H2O <=> CH3CH(OH)2 + OH^-</ce> === 63 === * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Non ha gruppi alchilici donatori di elettroni, quindi il carbonio carbonilico è fortemente parzialmente positivo (<math>\delta^+</math>). Inoltre, gli atomi di idrogeno hanno un ingombro sterico nullo, favorendo il passaggio dall'ibridazione sp^2 (120°) all'ibridazione sp^3 (109.5°). L'equilibrio è spostato verso l'idrato per oltre il 99%. * '''Acetone (<ce>(CH3)2C=O</ce>):''' Possiede due gruppi metilici che sono elettron-donatori per effetto induttivo, stabilizzando la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile e rendendolo meno elettrofilo. Inoltre, i metili creano affollamento sterico nell'idrato sp^3, dove gli angoli di legame si stringono. L'equilibrio favorisce nettamente il chetone di partenza (>99.9%). === 64 === L'ordine corretto è: :<ce>Cl3CCHO > HCHO > CH3CHO > (CH3)2CO</ce> '''Giustificazione:''' * '''Tricloroacetaldeide (<ce>Cl3CCHO</ce>):''' I tre atomi di cloro sono fortemente elettron-attrattori per effetto induttivo ($-I$). Deficitano massicciamente il carbonio carbonilico di elettroni, rendendolo estremamente reattivo. * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Nessun effetto induttivo stabilizzante, zero ingombro sterico. * '''Acetaldeide (<ce>CH3CHO</ce>):''' Un gruppo metilico stabilizza parzialmente il carbonile e aumenta leggermente l'ingombro. * '''Acetone (<ce>(CH3)2CO</ce>):''' Due gruppi metilici stabilizzano fortemente il carbonile e massimizzano l'ingombro sterico nell'idrato. === 65 === Nel ciclopropanone, l'anello a tre termini costringe il carbonio carbonilico sp^2 a un angolo di legame di circa 60°. La deviazione dall'angolo ideale di 120° è enorme, provocando una '''tensione d'anello eccezionale'''. Quando il ciclopropanone viene idratato, il carbonio passa a ibridazione sp^3 (il cui angolo ideale sarebbe 109.5°). L'angolo reale rimane compresso a 60°, ma la deviazione dall'angolo ideale si riduce significativamente. Questa parziale '''liberazione dalla tensione d'anello''' (tensione angolare) rende l'idratazione termodinamicamente molto favorita. === 66 === Il benzofenone ha una costante di idratazione quasi nulla perché il doppio legame carbonilico è '''altamente stabilizzato per risonanza''' con i due anelli fenilici. L'idratazione romperebbe la coniugazione estesa del sistema carbonile-anelli aromatici. Inoltre, i due gruppi fenilici sono voluminosi e creano un enorme impedimento sterico all'attacco dell'acqua e alla successiva formazione del carbonio tetraedrico sp^3 === 67 === L'acqua è un nucleofilo debole e attacca i normali carbonili molto lentamente. Il catalizzatore acido protona l'ossigeno del carbonile. Questo sposta la densità elettronica verso l'ossigeno, aumentando drasticamente la carica parziale positiva (<math>\delta^+</math>) sul carbonio. Il carbonio diventa così un '''elettrofilo forte''', capace di subire rapidamente l'attacco dell'acqua. === 68 === L'idratazione è reversibile perché sia l'idrato (gem-diolo) che il composto carbonilico hanno stabilità energetiche comparabili, e i legami che si rompono e si formano (C-O e O-H) hanno energie simili. I fattori che spostano l'equilibrio verso l'idrato sono: * '''Fattori elettronici:''' Presenza di sostituenti elettron-attrattori vicini al carbonile. * '''Fattori sterici:''' Minor ingombro dei sostituenti (es. aldeidi rispetto ai chetoni). * '''Fattori geometrici:''' Rilascio di tensioni d'anello (come nei cicli a 3 o 4 termini). * '''Concentrazione:''' Un grande eccesso di acqua (solvente) sposta l'equilibrio a destra. === 69 === Il butanale per idratazione fornisce il '''butan-1,1-diolo''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OH)2</ce> === 70 === L'attacco sul carbonio carbonilico del cicloesanone porta alla formazione del '''cicloesan-1,1-diolo'''. === 71 === La pivalaldeide si idrata trasformando il gruppo formilico nel corrispondente diolo, producendo il '''2,2-dimetilpropan-1,1-diolo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)2</ce> === 72 === Il clorale forma il '''clorale idrato''': :<ce>Cl3C-CH(OH)2</ce> '''Spiegazione:''' Esiste prevalentemente come idrato perché il gruppo <ce>-CCl3</ce> esercita un effetto induttivo elettron-attrattore massiccio sul carbonio adiacente, destabilizzando il carbonile di partenza. Una volta formato l'idrato, inoltre, si instaurano '''legami a idrogeno intramolecolari''' tra gli idrogeni dei gruppi <ce>-OH</ce> e gli atomi di cloro, stabilizzando ulteriormente il prodotto. === 73 === La struttura lineare (aperta) del D-glucosio presenta la funzione aldeidica sul primo carbonio della catena. Pertanto, il carbonio che subisce l'idratazione è il '''Carbonio 1 (C1)'''. === 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone è molto più idratato dell'acetone grazie alla presenza del gruppo <ce>-CF3</ce>. Il fluoro è l'elemento più elettronegativo; il gruppo <ce>-CF3</ce> attrae fortemente la densità elettronica per effetto induttivo, impoverendo il carbonio del carbonile e rendendolo un elettrofilo estremamente reattivo rispetto a quello dell'acetone non sostituito. === 75 === * '''Effetto Elettronico:''' Il propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>) ha un solo gruppo alchilico elettron-donatore, mentre il propanone (<ce>CH3COCH3</ce>) ne ha due. I due gruppi dell'acetone riducono la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile, rendendolo meno elettrofilo. * '''Effetto Sterico:''' Nel propanale il carbonio è legato a un idrogeno (ingombro minimo). Nel propanone ci sono due gruppi metilici; nel passaggio a sp^3 (idrato) i sostituenti si avvicinano e l'interazione sterica destabilizza l'idrato del propanone. * '''Conclusione:''' Il '''propanale''' ha una reattività e una costante di idratazione nettamente maggiore del propanone. === 76 === La '''cloroacetaldeide (<ce>ClCH2CHO</ce>)''' ha una $K_{\text{hyd}}$ maggiore. '''Giustificazione:''' L'atomo di cloro sulla cloroacetaldeide attrae elettroni per effetto induttivo (. Questo riduce la densità elettronica sul carbonio carbonilico, aumentandone l'elettrofilia e favorendo la formazione dell'idrato. L'acetaldeide ha invece un gruppo metilico che è debolmente elettron-donatore. === 77 === * '''Stabilità del carbonile di partenza:''' Il carbonile dell'acetone è fortemente stabilizzato dall'effetto induttivo dei due metili. Il carbonile della formaldeide non ha stabilizzazioni ed è intrinsecamente ad alta energia (instabile). * '''Stabilità dell'idrato formato:''' L'idrato della formaldeide non ha tensioni steriche. L'idrato dell'acetone soffre di repulsione sterica tra i due gruppi metilici forzati nella geometria tetraedrica sp^3 * '''Conclusione:''' La formaldeide ha un reagente instabile e un idrato stabile (idratazione molto favorita); l'acetone ha un reagente stabile e un idrato instabile (idratazione sfavorita). === 78 === Nel gliossilato il carbonile è direttamente adiacente a un gruppo carbossilato (<ce>-COO^-</ce>). Il carbonio del gruppo carbossilico accumula una parziale carica positiva, generando una forte repulsione dipolo-dipolo tra carboni adiacenti (<math>\text{O}=\text{C}^{\delta+}-\text{C}^{\delta+}=\text{O}</math>). L'idratazione del gruppo aldeidico converte il carbonio in sp^3, riducendo drasticamente questa repulsione destabilizzante. Nella gliceraldeide i gruppi ossidrilici vicini inducono solo un moderato effetto , senza una repulsione dipolo-dipolo così marcata. === 79 === Lo scambio isotopico in posizione alpha avviene attraverso la formazione dell''''enolo''', non tramite l'idratazione: # L'acetone viene protonato sull'ossigeno: <ce>(CH3)2C=O^+ -H</ce>. # Il solvente (<ce>D2O</ce>) rimuove un protone dal carbonio in alpha, formando l'enolo neutro: <ce>CH3-C(OH)=CH2</ce>. # Quando l'enolo viene riprotonato dal solvente (<ce>D3O^+</ce>), l'attacco del deuterio avviene sul carbonio in alpha, introducendo l'isotopo: <ce>CH3-C(=O^+-H)-CH2D</ce>. # La successiva deprotonazione dell'ossigeno rigenera il chetone deuterato in alpha. L'idratazione, invece, prevede l'attacco dell'ossigeno di <ce>D2O</ce> direttamente sul carbonio carbonilico. Quando l'idrato elimina acqua per tornare al chetone, rompe i legami C-O appena formati, senza che avvenga alcuna rottura o formazione di legami C-H (o C-D) sul carbonio centrale. === 80 === * '''Effetto dei gruppi <ce>CF3</ce>:''' L'esafluoroacetone possiede sei atomi di fluoro altamente elettronegativi. I due gruppi <ce>-CF3</ce> esercitano un effetto induttivo elettron-attrattore di eccezionale intensità. Il carbonio carbonilico si ritrova privato di densità elettronica, accumulando una parziale carica positiva enorme che rende la molecola straordinariamente elettrofila. Inoltre, la conversione a idrato tetraedrico allontana i legami polari riducendo le repulsioni elettrostatiche interne. * '''Previsione dello stato in soluzione:''' Data la costante d'idratazione astronomica ≈ 1,2 × 10⁶, l'equilibrio è totalmente spostato a destra. In soluzione acquosa, l'esafluoroacetone '''esiste quasi esclusivamente (all'incirca al 100%) come idrato''' <ce>[(CF3)2C(OH)2]</ce>, mentre la quantità di chetone libero è infinitesimale. == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di alcoli (emiacetali e acetali) == === Esercizio 81 === == Esercizi teorici == === 1. Scrivi il meccanismo della formazione acido-catalizzata dell'emiacetale e del successivo acetale tra acetaldeide (CH₃CHO) ed etanolo (CH₃CH₂OH) === Il catalizzatore acido attiva il carbonile per l'attacco dell'alcol (formando l'emiacetale), e successivamente attiva l'emiacetale favorendo l'uscita di acqua e l'ingresso del secondo equivalente di alcol (formando l'acetale). # '''Protonazione del carbonile:''' <ce>CH3CHO + H^+ <=> CH3CH=O^+-H</ce> # '''Attacco del primo equivalente di alcol:''' <ce>CH3CH=O^+-H + CH3CH2OH <=> CH3CH(OH)(O^+-H-CH2CH3)</ce> # '''Deprotonazione (Formazione dell'emiacetale):''' <ce>CH3CH(OH)(O^+-H-CH2CH3) + CH3CH2OH <=> CH3CH(OH)(OCH2CH3) + CH3CH2O^+H2</ce> # '''Protonazione del gruppo ossidrilico dell'emiacetale:''' <ce>CH3CH(OH)(OCH2CH3) + H^+ <=> CH3CH(O^+H2)(OCH2CH3)</ce> # '''Perdita di acqua (Formazione dello ione ossocarbenio):''' <ce>CH3CH(O^+H2)(OCH2CH3) <=> [CH3CH-OCH2CH3]^+ + H2O</ce> # '''Attacco del secondo equivalente di alcol:''' <ce>[CH3CH-OCH2CH3]^+ + CH3CH2OH <=> CH3CH(OCH2CH3)(O^+-H-CH2CH3)</ce> # '''Deprotonazione finale (Formazione dell'acetale):''' <ce>CH3CH(OCH2CH3)(O^+-H-CH2CH3) <=> CH3CH(OCH2CH3)2 + H^+</ce> --- === 2. Scrivi il meccanismo della formazione base-catalizzata dell'emiacetale tra acetaldeide e metanolo (CH₃OH). Spiega perché la catalisi basica si ferma all'emiacetale e non può portare all'acetale === Il catalizzatore basico genera l'alcossido, un nucleofilo forte. # '''Generazione del nucleofilo:''' <ce>CH3OH + OH^- <=> CH3O^- + H2O</ce> # '''Attacco nucleofilo sul carbonile:''' <ce>CH3CHO + CH3O^- <=> CH3CH(O^-)(OCH3)</ce> # '''Protonazione dell'intermedio (Emiacetale):''' <ce>CH3CH(O^-)(OCH3) + CH3OH <=> CH3CH(OH)(OCH3) + CH3O^-</ce> '''Spiegazione:''' La reazione si ferma all'emiacetale perché per trasformarlo in acetale sarebbe necessaria la sostituzione del gruppo <ce>-OH</ce> con un secondo gruppo <ce>-OCH3</ce>. In ambiente basico, il gruppo ossidrilico dovrebbe abbandonare la molecola come idrossido (<ce>OH^-</ce>), che è un pessimo gruppo uscente. Non essendoci acidi per protonarlo e trasformarlo nel buon gruppo uscente acqua (<ce>H2O</ce>), la reazione non può procedere oltre. --- === 3. Spiega perché le aldeidi formano acetali stabili in presenza di un eccesso di alcol e catalizzatore acido, mentre i chetoni (come l'acetone) mostrano costanti di equilibrio molto basse nella formazione di chetali === * '''Fattori elettronici:''' I chetoni possiedono due gruppi alchilici elettron-donatori ($+I$) che stabilizzano il carbonio carbonilico, riducendone l'elettrofilia rispetto alle aldeidi (che hanno un solo gruppo alchilico o nessuno). * '''Fattori sterici:''' Nel passaggio dalla geometria planare ($sp^2$) del carbonile a quella tetraedrica ($sp^3$) del chetale, i due gruppi alchilici del chetone e i due gruppi alcossilici entranti si ritrovano fortemente affollati nello spazio. Nelle aldeidi, la presenza di un piccolo idrogeno riduce drasticamente questo impedimento sterico, rendendo la costante termodinamica di formazione dell'acetale nettamente più favorevole. --- === 4. Ordina i seguenti composti per costante di equilibrio decrescente di formazione dell'emiacetale ($K_{\text{hemi}}$) con metanolo e giustifica === L'ordine corretto è: :<ce>Cl3CCHO > HCHO > CH3CH2CHO > CH3COCH3</ce> '''Giustificazione:''' * '''Tricloroacetaldeide (<ce>Cl3CCHO</ce>):''' L'effetto fortemente elettron-attrattore ($-I$) dei tre atomi di cloro destabilizza il carbonile rendendolo un elettrofilo formidabile. * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Assenza di impedimento sterico e di effetti induttivi stabilizzanti. * '''Propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>):''' Il gruppo etilico riduce l'elettrofilia per effetto induttivo $+I$ e aumenta l'ingombro. * '''Acetone (<ce>CH3COCH3</ce>):''' Due gruppi metilici minimizzano l'elettrofilia del carbonile e massimizzano l'ostacolo sterico nel prodotto $sp^3$. --- === 5. I 1,3-dioli o i 1,2-dioli (come il glicole etilenico) reagiscono con i chetoni molto più facilmente rispetto ai monoalcoli per formare acetali/chetali ciclici. Proponi una spiegazione basata sull'entropia === Quando un chetone reagisce con due molecole di un monoalcol, tre molecole di reagente si combinano per dare due molecole di prodotto (il chetale e una molecola d'acqua): :<math>\Delta S \approx \text{negativo}</math> (perdita di gradi di libertà della variazione entropica). Quando si usa un diolo, una molecola di chetone reagisce con una sola molecola di diolo per dare due molecole di prodotto (il chetale ciclico e l'acqua). Il numero totale di molecole non varia durante la reazione (<math>\Delta S \approx 0</math>). Poiché il fattore entropico sfavorevole viene eliminato, la formazione di acetali e chetali ciclici è termodinamicamente molto più favorita. --- === 6. Perché gli acetali sono stabili in soluzioni acquose basiche (es. pH = 12) ma si idrolizzano rapidamente in soluzioni acquose acide (es. pH = 2)? === In ambiente basico, l'idrolisi richiederebbe l'attacco nucleofilo di <ce>OH^-</ce> o <ce>H2O</ce> con l'espulsione di un gruppo alcossido (<ce>RO^-</ce>). L'alcossido è una base forte e un pessimo gruppo uscente, impedendo la reazione. In ambiente acido, uno dei due ossigeni dell'acetale viene protonato diventando un ottimo gruppo uscente (<ce>ROH</ce>). La perdita spontanea dell'alcol è assistita dal doppietto dell'altro ossigeno, formando uno ione ossocarbenio stabilizzato per risonanza, che viene poi attaccato dall'acqua dando il via al processo inverso di idrolisi. --- === 7. Spiega il ruolo del catalizzatore acido nella conversione di un emiacetale in acetale. Quale intermedio chiave si forma che non potrebbe formarsi in assenza di acido? === Il catalizzatore acido protona il gruppo ossidrilico (<ce>-OH</ce>) dell'emiacetale, convertendolo nel gruppo <ce>-O^+H2</ce>. Questo permette l'espulsione di una molecola d'acqua (un ottimo gruppo uscente neutro) e porta alla formazione di un intermedio chiave: lo '''ione ossocarbenio''' (<ce>[R-CH=O-R]^+</ce>). Questo intermedio è un elettrofilo potentissimo, stabilizzato per risonanza, in grado di subire l'attacco nucleofilo di una seconda molecola di alcol anche se quest'ultimo è un nucleofilo debole. --- === 8. La reazione di formazione degli acetali è un equilibrio chimico reversibile. Quali accorgimenti sperimentali si adottano in laboratorio per guidare la reazione verso la massima resa in acetale? === Per spostare l'equilibrio verso i prodotti (principio di Le Châtelier) si utilizzano principalmente due strategie: * '''Rimozione continua dell'acqua:''' L'acqua viene allontanata dal sistema man mano che si forma, spesso sfruttando un '''apparato di Dean-Stark''' per distillazione azeotropica con un solvente immiscibile come il toluene o il benzene. * '''Eccesso di reagente:''' Si utilizza un grande eccesso di alcol (spesso usato direttamente come solvente della reazione). --- == Esercizi applicativi == === 9. Disegna il prodotto della reazione tra butanale ($CH_3CH_2CH_2CHO$) ed un eccesso di metanolo in catalisi acida === Il butanale reagisce con due molecole di metanolo per formare il '''1,1-dimetossibutano''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OCH3)2</ce> --- === 10. Disegna il prodotto della reazione di protezione del cicloesanone con glicole etilenico ($HO-CH_2CH_2-OH$) in presenza di p-toluensolfonato (p-TsOH) === La reazione porta alla formazione di un chetale ciclico a 5 termini, noto come '''1,4-diossaspiro[4.5]decano'''. [[File:Cyclohexanone ethylene ketal structural formulae.svg|thumb|center|150px|Struttura del chetale ciclico del cicloesanone]] --- === 11. Disegna il prodotto di reazione tra 2,2-dimetilpropanale e un equivalente di etanolo in ambiente basico === In ambiente basico con un solo equivalente di alcol, la reazione si ferma allo stadio di emiacetale, producendo il '''1-etossi-2,2-dimetilpropan-1-olo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)(OCH2CH3)</ce> --- === 12. Disegna la struttura del prodotto intramolecolare che si forma quando il 5-idrossipentanale viene trattato con tracce di acido cloridrico in assenza di altri alcoli. Che tipo di composto è? === La molecola contiene sia il gruppo aldeidico che il gruppo alcolico a distanza ideale. L'ossidrilico sul C5 attacca il carbonile sul C1 formando un emiacetale ciclico a 6 termini, il '''tetraidro-2H-piran-2-olo'''. [[File:2-Hydroxytetrahydropyran.svg|thumb|center|110px|Struttura del tetraidro-2H-piran-2-olo]] --- === 13. Il D-glucosio in soluzione acquosa esiste principalmente come miscela di glucopiranosio (<math>\alpha</math> e <math>\beta</math>). Quali gruppi funzionali della forma aperta reagiscono tra loro per formare questo anello e che tipo di legame chimico si genera? === Il gruppo ossidrilico legato al '''Carbonio 5 (C5)''' effettua un attacco nucleofilo intramolecolare sul carbonio carbonilico del gruppo aldeidico situato sul '''Carbonio 1 (C1)'''. Il legame che si genera è un '''emiacetale ciclico''' (nello specifico, un anello piranosico). --- === 14. Se tratti l'1,1,1-trifluoroacetone con metanolo in assenza di catalizzatori, noterai la formazione spontanea di un emiacetale stabile. Spiega perché questa reazione non necessita di catalisi === Il forte effetto induttivo elettron-attrattore del gruppo <ce>-CF3</ce> impoverisce drammaticamente il carbonio carbonilico, rendendolo così tanto elettrofilo da poter subire l'attacco nucleofilo del metanolo (nucleofilo debole) in tempi rapidi anche senza essere preventivamente attivato (protonato) da un catalizzatore acido. --- == Esercizi di confronto == === 15. Confronta la facilità di idrolisi acida del benz醛e dimetil acetale [$PhCH(OCH_3)_2$] rispetto al cicloesanone dimetil chetale. Spiega la differenza basandoti sulla stabilità degli intermedi === Il '''benzaldeide dimetil acetale''' si idrolizza più rapidamente. '''Giustificazione:''' Lo stadio lento dell'idrolisi acida prevede la formazione dello ione ossocarbenio. Nel caso della benzaldeide, il carbocazione intermedio <ce>[Ph-CH-OCH3]^+</ce> è fortemente stabilizzato non solo dall'effetto di risonanza dell'ossigeno, ma anche dalla '''delocalizzazione pi-greco dell'anello aromatico''' (posizione benzilica). L'intermedio derivato dal cicloesanone non gode di questa stabilizzazione aromatica aggiuntiva. --- === 16. Tra il dimetil acetale della formaldeide e il dimetil acetale del clorale ($Cl_3CCH(OCH_3)_2$), quale dei due è più resistente all'idrolisi in ambiente acido? Giustifica === Il '''dimetil acetale del clorale''' è molto più resistente all'idrolisi acida. '''Giustificazione:''' L'idrolisi acida richiede la protonazione iniziale dell'ossigeno e la successiva espulsione di un alcol per generare un carbocazione (ione ossocarbenio). Il gruppo fortemente elettron-attrattore <ce>-CCl3</ce> destabilizza enormemente la formazione di qualsiasi carica positiva sul carbonio adiacente. Di conseguenza, lo stato di transizione per la rottura del legame C-O ha un'energia di attivazione proibitiva. --- === 17. Considera la reazione di formazione dell'emiacetale. Confronta il comportamento del 4-idrossibutannale con quello della miscela equimolare di butanale e etanolo in termini di costante d'equilibrio === La costante di equilibrio dell'idrossialdeide ciclica è magnitudini più elevata rispetto alla misversa intermolecolare. La reazione del 4-idrossibutannale è '''intramolecolare''' (porta a un anello stabile a 5 termini, il legame emiacetalico si forma nello stesso scheletro molecolare), riducendo la perdita entropica rispetto alla reazione intermolecolare in cui due molecole indipendenti devono incontrarsi in soluzione. --- === 18. L'acetato di metile ($CH_3COOCH_3$, un estere) e l'1,1-dimetossietano ($CH_3CH(OCH_3)_2$, un acetale) vengono trattati separatamente con una soluzione di NaOH in acqua. Descrivi cosa accade a ciascun composto === * '''Acetato di metile:''' Subisce una reazione di '''saponificazione''' (idrolisi basica irreversible). L'idrossido attacca il carbonile dell'estere convertendolo in acetato di sodio e metanolo. * '''1,1-dimetossietano:''' '''Non subisce alcuna reazione'''. Gli acetali sono completamente inerti verso le basi e i nucleofili poiché non contengono un carbonio carbonilico né gruppi uscenti attivabili in ambiente basico. --- == Esercizi avanzati == === 19. Quando il D-glucosio viene trattato con metanolo in presenza di HCl anidro, si forma una miscela di due composti isomeri stabili isolabili, ma non si forma il corrispondente acetale a catena aperta. Identifica la natura di questi due composti e spiega perché la reazione si ferma a questo stadio === I due composti isolati sono l'<math>\alpha</math>- e il <math>\beta</math>-'''metil glucoside'''. Si tratta di '''acetali ciclici''' (chiamati glicosidi). La reazione inizia dal glucosio che in soluzione è già prevalentemente in forma di emiacetale ciclico. L'HCl anidro protona l'ossidrile anomerico (sul C1) del ciclo, che si allontana come acqua formando lo ione ossocarbenio ciclico. Il metanolo attacca questo intermedio da sopra o da sotto, generando i due isomeri trans e cis (anomeri). La reazione si ferma qui poiché l'anello a 6 termini (piranosico) possiede una stabilità termodinamica talmente elevata che la molecola non ha alcuna spinta energetica ad aprirsi per subire l'attacco di un secondo metanolo. --- === 20. Un chimico vuole sintetizzare il chetale dell'esafluoroacetone usando etanolo ed HCl. Sperimentalmente osserva che la reazione si arresta tassativamente all'emiacetale, e che è impossibile introdurre il secondo gruppo etossidrilico anche scaldando a lungo. Proponi una spiegazione dettagliata === La conversione dell'emiacetale dell'esafluoroacetone nell'acetale richiederebbe la protonazione dell'ossidrile dell'emiacetale e l'espulsione di una molecola di acqua per generare il rispettivo ione ossocarbenio: :<ce>[(CF3)2C-OCH2CH3]^+</ce> I due gruppi <ce>-CF3</ce>, grazie al loro spaventoso effetto induttivo elettron-attrattore, esercitano una forza destabilizzante insormontabile nei confronti di una carica netta positiva localizzata sul carbonio a cui sono legati. L'energia di attivazione richiesta per espellere l'acqua e generare questo intermedio cationico è talmente elevata che la reazione è cineticamente bloccata, impedendo la formazione dell'acetale completo. == Esercizi sulle riduzioni biologiche di aldeidi e chetoni col NADH == === Esercizio 101 === testo ... ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == ... == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/19%3A_Aldehydes_and_Ketones-_Nucleophilic_Addition_Reactions Aldeidi e chetoni] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche rxokiuru7kxld5sfbwppadk7h5k117i 498423 498392 2026-05-24T17:45:18Z Mattia0207 51042 /* Esercizi teorici */ 498423 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla nomenclatura di aldeidi e chetoni == === Esercizio 1 === testo === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... === == Esercizi sulla preparazione e ossidazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 21 === Spiega perché il PCC permette di ottenere aldeidi da alcoli primari senza formare acidi carbossilici. === Esercizio 22 === Se si ossida propan-1-olo con PCC che prodotto si ottiene? Scrivi la formula chimica del prodotto, il suo nome IUPAC e poi disegnalo. === Esercizio 23 === Indica quali dei seguenti composti erano alcoli primari o alcoli primari prima di venir ossidati: a) CH₃COCH₃ b) HCHO c) CH₃CH₂CHO d) CH₃CH₂COCH₃ === Esercizio 24 === Completa le reazioni indicando e disegnando il prodotto organico ottenuto: a) 1-propanolo + PCC → ? b) 2-butanolo + PCC → ? c) etanolo + DMP → ? === Esercizio 25 === Partendo dal composto: CH₃CH₂CH₂OH a) indica il nome dell’alcol b) classifica il prodotto come aldeide o chetone c) scrivi il nome IUPAC del prodotto finale d) Disegna il prodotto finale === Esercizio 26 === Quale prodotto si ottiene ossidando il 2-pentanolo? Scrivi: * formula di struttura * nome IUPAC del prodotto === Esercizio 27 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH2–CH(CH3)–CH2OH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2OH (CH3)2CH–CH2–CH2OH CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2OH === Esercizio 28 === Se si ossida il 2-metilpropan-1-olo che prodotto si ottiene? Dopo aver disegnato il prodotto ottenuto, scrivi la sua formula chimica e il nome IUPAC. === Esercizio 29 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti alcoli secondari. CH3–CH(OH)–CH3 CH3–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH2–CH(OH)–CH2–CH3 CH3–CH(OH)–CH(CH3)–CH3 === Esercizio 30 === Completa la seguente trasformazione: CH₃CH₂OH → ? → CH₃COOH Indica: 1. la formula e il nome IUPAC del composto intermedio 2. il reagente che permette il primo passaggio 3. il tipo di reazione coinvolta === Esercizio 31 === Spiega perché le aldeidi si ossidano più facilmente dei chetoni. === Esercizio 32 === Spiega cosa è il reattivo di Tollens. === Esercizio 33 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH2–CHO (CH3)2CH–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CHO === Esercizio 34 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH2CH3)–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–CHO (CH3)3C–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2–CHO === Esercizio 35 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH(CH3)–CHO C6H5–CHO C6H5–CH2–CHO === Esercizio 36 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–CHO CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH3)–CHO CH3–CH2–C(CH3)2–CH2–CHO === Esercizio 37 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH(CH3)–C(CH3)2–CHO CH2=CH–CH2–CHO C6H5–CH(CH3)–CHO C6H5–CH2–CH2–CHO === Esercizio 38 === Disegna i prodotti che si ottengono dall'ossidazione dei seguenti composti: CH3–CH2–CH(CH3)–CH(CH2CH3)–CHO (CH3)2CH–CH2–CH(CH3)–CHO CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–CHO CH3–CH=CH–CH2–CHO === Esercizio 39 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH(CH3)–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–COOH CH3–CH(CH2CH3)–CH2–COOH CH3–CH2–CH(CH2CH3)–CH2–COOH === Esercizio 40 === Scrivi il nome IUPAC e la formula chimica dei reagenti da cui, dopo essere ossidati, sono stati ottenuti i seguenti prodotti: CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–COOH CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–COOH CH2=CH–CH2–COOH CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–COOH === Soluzioni === '''21)''' Il PCC è una versione più blanda dell'acido cromico, quindi non è in grado di ossidare direttamente gli alcoli primari in acidi carbossilici. '''22)''' CH₃CH₂CHO, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''23)''' Alcol secondario, alcol primario, alcol primario, alcol secondario '''24)''' Propanale [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] 2-butanone [[File:2-Butanon.svg|2-Butanon|143x143px]] etanale [[File:Acetaldehyde-skeletal.svg|Acetaldehyde-skeletal|105x105px]] '''25)''' 1-propanolo, aldeide, propanale, [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200]] '''26)''' CH₃CH₂CH₂COCH₃, 2-pentanone      '''27)'''[[File:Esercizio_27,1.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|157x157px]] [[File:Esercizio_27,4.png|senza_cornice|169x169px]] '''28)''' (CH3)2CH–CHO, 2-metilpropanale, [[File:Esercizio_28.png|senza_cornice|187x187px]] '''29)''' [[File:Skeletal structure of propanone (acetone).svg|Skeletal_structure_of_propanone_(acetone)|99x99px]] [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|227x227px]] [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|238x238px]] [[File:Esercizio_29.png|senza_cornice|184x184px]] '''30)''' CH₃COH, etanale, PCC, ossidazione di alcoli primari '''31)''' Le aldeidi si ossidano molto più facilmente dei chetoni principalmente perché possiedono un atomo di idrogeno direttamente legato al carbonio carbonilico, che può essere facilmente rimosso durante l'ossidazione ad acido carbossilico. Al contrario, i chetoni non hanno questo idrogeno e richiedono la rottura di un forte legame per ossidarsi, il che richiede condizioni estreme. '''32)''' Il reattivo di Tollens è una soluzione basica e acquosa costituita da ioni argento (I) disciolti in ammoniaca diluita. Quando è presente un'aldeide, subisce ossidazione, causando la riduzione degli ioni argento (I) ad argento metallico. Il risultato è la deposizione di argento sulla superficie della provetta, formando un rivestimento riflettente simile a uno specchio. I chetoni, al contrario, non reagiscono con il reattivo di Tollens, rendendo questo test specifico per le aldeidi. '''33)''' [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|140x140px]] [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_33,3.png|senza_cornice|157x157px]][[File:Esercizio_33,4.png|senza_cornice|179x179px]] '''34)''' [[File:Esercizio_34,1.png|senza_cornice|178x178px]] [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|189x189px]] [[File:Esercizio_34,3.png|senza_cornice|204x204px]] [[File:Esercizio_34,4.png|senza_cornice|203x203px]] '''35)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|167x167px]] [[File:Esercizio_35,2.png|senza_cornice|187x187px]][[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|180x180px]][[File:Esercizio_35,4.png|senza_cornice|149x149px]] '''36)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|142x142px]] [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|159x159px]] [[File:Esercizio_36,3.png|senza_cornice|160x160px]] [[File:Esercizio_36,4.png|senza_cornice|143x143px]] '''37)''' [[File:Esercizio_37,1.png|senza_cornice|158x158px]] [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|138x138px]] [[File:Esercizio_37,3.png|senza_cornice|156x156px]] [[File:Esercizio_37,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''38)''' [[File:Esercizio_38,1.png|senza_cornice|148x148px]] [[File:Esercizio_38,2.png|senza_cornice|146x146px]] [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|153x153px]] [[File:Esercizio_38,4.png|senza_cornice|145x145px]] '''39)''' [[File:Esercizio_35,1.png|senza_cornice|138x138px]] 2-metilpentanale; [[File:Esercizio_33,1.png|senza_cornice|172x172px]] 3-metilbutanale; [[File:Esercizio_33,2.png|senza_cornice|180x180px]] 3-metilpentanale; [[File:Esercizio_34,2.png|senza_cornice|173x173px]] 3-etilpentanale '''40)''' [[File:Esercizio_36,1.png|senza_cornice|144x144px]] esanale; [[File:Esercizio_36,2.png|senza_cornice|168x168px]] 5-metilesanale; [[File:Esercizio_37,2.png|senza_cornice|161x161px]] but-3-en-ale; [[File:Esercizio_38,3.png|senza_cornice|170x170px]] 4,4-dimetilpentanale == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di aldeidi e chetoni == === Esercizio 41 === Descrivi il meccanismo generale dell’addizione nucleofila a un carbonile indicando cosa avviene: * nel primo stadio, * nel secondo stadio, * e quale cambiamento di ibridazione subisce il carbonio carbonilico. === Esercizio 42 === Perché aldeidi e chetoni non subiscono una sostituzione nucleofila classica come gli alogenuri alchilici? Spiega il ruolo dell’intermedio tetraedrico alcossido. === Esercizio 43 === Spiega la stereochimica dell’addizione nucleofila ai carbonili distinguendo tra faccia ''re'' e faccia ''si''. In quali condizioni si può formare una miscela racemica? === Esercizio 44 === Confronta il meccanismo di addizione di un nucleofilo carico negativamente con quello di un nucleofilo neutro a un’aldeide o a un chetone. Qual è la principale differenza nel prodotto finale? === Esercizio 45 === Perché le aldeidi sono generalmente più reattive dei chetoni nelle reazioni di addizione nucleofila? === Esercizio 46 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + Cl⁻ → HOCH2​Cl === Esercizio 47 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CHO + Br⁻ → CH3​CH(OH)Br === Esercizio 48 === Disegna i passaggi della seguente reazione: CH3​CH2​CHO + I⁻ → CH3​CH2​CH(OH)I === Esercizio 49 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + F⁻ → (CH3​)2​C(OH)F === Esercizio 50 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + CH3​O⁻ → HOCH2​OCH3​ === Esercizio 51 === Disegna i passaggi della seguente reazione: H2​C=O + NH3​ → H2​C=NH+H2​O === Esercizio 52 === Disegna i passaggi della seguente reazione: (CH3​)2​CO + OH⁻ → (CH3​)2​C(OH)2​ === Esercizio 53 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: C6​H5​CHO + Br⁻ → C6​H5​CH(OH)Br === Esercizio 54 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​​CH2CHO + Cl⁻ → CH3CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 55 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3​)CH2​CHO + Br⁻ → CH3​CH(CH3​)CH2​CH(OH)Br === Esercizio 56 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC dell'aldeide e dell'alcol finale: CH3​CH2CH2​CHO + Cl⁻ → CH3​CH2CH2​CH(OH)Cl === Esercizio 57 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​COCH2​CH3 ​+ Br⁻ → CH3​C(OH)BrCH2​CH3 === Esercizio 58 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH2​C(OH)ClCH2​CH3​ === Esercizio 59 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3CH2​CH2​COCH2​CH3​ + Br⁻ → CH3CH2​CH2​C(OH)BrCH2​CH3​ === Esercizio 60 === Disegna la seguente reazione e scrivi il nome IUPAC del chetone e dell'alcol finale: CH3​CH(CH3)CH2​COCH2​CH3​ + Cl⁻ → CH3​CH(CH3)CH2​C(OH)ClCH2​CH3 === Soluzioni === '''41)''' Nel primo stadio il nucleofilo attacca il carbonio elettrofilo del gruppo carbonilico C=O. Gli elettroni del legame π si spostano verso l’ossigeno, formando un intermedio tetraedrico alcossido. Il carbonio carbonilico cambia ibridazione da sp2 ad sp3. Nel secondo stadio l’alcossido viene protonato da un acido formando un alcol. '''42)''' Aldeidi e chetoni non possiedono un buon gruppo uscente legato al carbonile. Per questo motivo il nucleofilo non sostituisce un gruppo già presente, ma si addiziona al carbonio carbonilico. L’attacco nucleofilo porta alla formazione di un intermedio tetraedrico alcossido, nel quale l’ossigeno possiede carica negativa. Successivamente questo intermedio viene protonato formando il prodotto finale. '''43)''' Il gruppo carbonilico è planare e presenta due facce distinte chiamate ''re'' e ''si''. Se i due gruppi legati al carbonile sono differenti, l’attacco del nucleofilo può avvenire da entrambi i lati del piano. Dopo l’addizione, il carbonio passa da geometria trigonale planare a tetraedrica e può diventare un centro chirale. Se il nucleofilo attacca con uguale probabilità entrambe le facce, si ottiene una miscela racemica 50:50 di enantiomeri. '''44)''' Un nucleofilo carico negativamente attacca direttamente il carbonio carbonilico formando un alcossido che, dopo protonazione, dà un alcol. Un nucleofilo neutro invece possiede un idrogeno aggiuntivo che permette l’eliminazione dell’ossigeno carbonilico sotto forma di acqua. In questo caso si forma un doppio legame tra carbonio e nucleofilo: '''C=Nu'''. '''45)''' Le aldeidi sono più reattive dei chetoni per due motivi principali: * Fattori elettronici: nei chetoni sono presenti due gruppi alchilici che donano densità elettronica al carbonio carbonilico, riducendone la carica positiva parziale e quindi l’elettrofilia. * Fattori sterici: nei chetoni il carbonile è più ingombrato, quindi il nucleofilo incontra maggiore difficoltà ad attaccare il carbonio. '''53)''' [[File:Esercizio_35,3.png|senza_cornice|181x181px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_53.png|senza_cornice|175x175px]] Fenilmetanale; 1-bromofenilmetanolo '''54)''' [[File:Propionaldehyde 200.svg|Propionaldehyde_200|152x152px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_54.png|senza_cornice|168x168px]] Propanale; 1-cloropropan-1-olo '''55)''' [[File:Esercizio_27,3.png|senza_cornice|175x175px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_55.png|senza_cornice|167x167px]] 3-metilbutanale; 1-bromo-3-metilbutan-1-olo '''56)''' [[File:Butyraldehyde 200.svg|Butyraldehyde_200|185x185px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_56.png|senza_cornice|171x171px]] Butanale; 1-clorobutan-1-olo '''57)''' [[File:2-Butanone Structural Formula V.1.tif|2-Butanone_Structural_Formula_V.1|193x193px]] + Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_57.png|senza_cornice|187x187px]] Butanone; 2-bromobutan-2-olo '''58)''' [[File:3-Pentanone structure.svg|3-Pentanone_structure|223x223px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_58.png|senza_cornice|244x244px]] 3-pentanone; 3-cloropentan-3-olo '''59)''' [[File:Esercizio_59,1.png|senza_cornice|198x198px]]+ Br⁻ ----------→ [[File:Esercizio_59,2.png|senza_cornice|222x222px]] 3-esanone; 3-bromoesan-3olo '''60)''' [[File:Esercizio_60,1.png|senza_cornice|199x199px]] + Cl⁻ ----------→ [[File:Esercizio_60,2.png|senza_cornice|230x230px]] 5-metilesan-3-one; 3-cloro-5-metilesan-3-olo == Esercizi sulle reazioni di idratazione di aldeidi e chetoni == === Esercizio 61 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione acido-catalizzata della formaldeide (HCHO). === Esercizio 62 === Scrivi il meccanismo dell'idratazione base-catalizzata dell'acetaldeide (CH₃CHO). === Esercizio 63 === Spiega perché la formaldeide esiste in soluzione acquosa quasi completamente come idrato, mentre l'acetone è idratato solo in minima parte. === Esercizio 64 === Ordina i seguenti composti per costante di idratazione decrescente e giustifica: * Formaldeide (HCHO) * Etanale (C₂H₄O) * 2-propanone(C₃H₆O) * Tricloroacetaldedide (Cl₃CCHO) === Esercizio 65 === Perché i chetoni aromatici come il benzofenone (Ph₂C=O) hanno costanti di idratazione estremamente basse? === Esercizio 66 === Spiega il ruolo del catalizzatore acido nel favorire l'attacco nucleofilo dell'acqua sul carbonile. === Esercizio 67 === Il ciclopropanone ha una costante di idratazione molto alta. Proponi una spiegazione basata sulla tensione d'anello. === Esercizio 68 === Perché l'idratazione è reversibile e quali fattori spostano l'equilibrio verso l'idrato? === Esercizio 69 === Disegna il prodotto di idratazione del butanale (CH₃CH₂CH₂CHO). === Esercizio 70 === Disegna il prodotto di idratazione del cicloesanone. === Esercizio 71 === Disegna il prodotto di idratazione del 2,2-dimetilpropanale (pivalaldeide). === Esercizio 72 === Disegna il prodotto di idratazione del clorale (Cl₃CCHO) e spiega perché questo composto esiste prevalentemente come idrato. === Esercizio 73 === Il glucosio in soluzione acquosa esiste in equilibrio tra forma aperta (aldeidica) e forme cicliche (emiacetali). Se si considera solo la forma aperta, quale carbonio verrebbe idratato? === Esercizio 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone (CF₃COCH₃) è più idratato dell'acetone. Perché? === Esercizio 75 === Confronta la reattività verso l'idratazione di: * Propanale vs propanone * Spiega la differenza in termini di effetti elettronici e sterici. === Esercizio 76 === Tra acetaldeide e cloroacetaldeide (ClCH₂CHO), quale ha una costante di idratazione maggiore? Giustifica. === Esercizio 77 === Confronta l'idratazione di formaldeide e acetone in termini di: * Stabilità del carbonile di partenza * Stabilità dell'idrato formato === Esercizio 78 === L' acido 2-ossoetanoico(OHC–COO⁻) è molto più idratato della gliceraldeide. Proponi una spiegazione === Esercizio 79 === In presenza di D₂O e catalisi acida, l'acetone subisce scambio isotopico H/D sugli idrogeni α. Tuttavia, l'idratazione stessa non introduce deuterio sul carbonio carbonilico. Spiega perché lo scambio α avviene e quale meccanismo lo permette. === Esercizio 80 === Il composto esafluoroacetone [(CF₃)₂C=O] ha una costante di idratazione ≈ 1,2 × 10⁶, enormemente superiore all'acetone. Sulla base di questo dato: * Spiega l'effetto dei gruppi CF₃ * Prevedi se l'esafluoroacetone in soluzione acquosa esiste principalmente come chetone o come idrato === Soluzioni === === 61 === Il catalizzatore acido protona l'ossigeno carbonilico, rendendo il carbonio molto più elettrofilo e suscettibile all'attacco di un nucleofilo debole come l'acqua. # '''Protonazione:''' <ce>H2C=O + H^+ <=> H2C=O^+-H</ce> # '''Attacco nucleofilo:''' L'acqua attacca il carbonio carbonilico:<br /><ce>H2C=O^+-H + H2O <=> H2O^+-CH2-OH</ce> # '''Deprotonazione:''' Un'altra molecola di acqua rimuove il protone in eccesso, ripristinando il catalizzatore e formando il gem-diolo (idrato):<br /><ce>H2O^+-CH2-OH + H2O <=> HO-CH2-OH + H3O^+</ce> === 62 === Il catalizzatore basico (<ce>OH^-</ce>) è un nucleofilo forte che attacca direttamente il carbonio carbonilico senza bisogno di previa attivazione. # '''Attacco nucleofilo:''' L'idrossido attacca il carbonio:<br /><ce>CH3CHO + OH^- <=> CH3CH(O^-)OH</ce> # '''Protonazione dell'alcossido:''' L'intermedio alcossido strappa un protone dall'acqua, generando il gem-diolo e rigenerando il catalizzatore:<br /><ce>CH3CH(O^-)OH + H2O <=> CH3CH(OH)2 + OH^-</ce> === 63 === * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Non ha gruppi alchilici donatori di elettroni, quindi il carbonio carbonilico è fortemente parzialmente positivo (<math>\delta^+</math>). Inoltre, gli atomi di idrogeno hanno un ingombro sterico nullo, favorendo il passaggio dall'ibridazione sp^2 (120°) all'ibridazione sp^3 (109.5°). L'equilibrio è spostato verso l'idrato per oltre il 99%. * '''Acetone (<ce>(CH3)2C=O</ce>):''' Possiede due gruppi metilici che sono elettron-donatori per effetto induttivo, stabilizzando la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile e rendendolo meno elettrofilo. Inoltre, i metili creano affollamento sterico nell'idrato sp^3, dove gli angoli di legame si stringono. L'equilibrio favorisce nettamente il chetone di partenza (>99.9%). === 64 === L'ordine corretto è: :<ce>Cl3CCHO > HCHO > CH3CHO > (CH3)2CO</ce> '''Giustificazione:''' * '''Tricloroacetaldeide (<ce>Cl3CCHO</ce>):''' I tre atomi di cloro sono fortemente elettron-attrattori per effetto induttivo. Deficitano massicciamente il carbonio carbonilico di elettroni, rendendolo estremamente reattivo. * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Nessun effetto induttivo stabilizzante, zero ingombro sterico. * '''Acetaldeide (<ce>CH3CHO</ce>):''' Un gruppo metilico stabilizza parzialmente il carbonile e aumenta leggermente l'ingombro. * '''Acetone (<ce>(CH3)2CO</ce>):''' Due gruppi metilici stabilizzano fortemente il carbonile e massimizzano l'ingombro sterico nell'idrato. === 65 === Nel ciclopropanone, l'anello a tre termini costringe il carbonio carbonilico sp^2 a un angolo di legame di circa 60°. La deviazione dall'angolo ideale di 120° è enorme, provocando una '''tensione d'anello eccezionale'''. Quando il ciclopropanone viene idratato, il carbonio passa a ibridazione sp^3 (il cui angolo ideale sarebbe 109.5°). L'angolo reale rimane compresso a 60°, ma la deviazione dall'angolo ideale si riduce significativamente. Questa parziale '''liberazione dalla tensione d'anello''' (tensione angolare) rende l'idratazione termodinamicamente molto favorita. === 66 === Il benzofenone ha una costante di idratazione quasi nulla perché il doppio legame carbonilico è '''altamente stabilizzato per risonanza''' con i due anelli fenilici. L'idratazione romperebbe la coniugazione estesa del sistema carbonile-anelli aromatici. Inoltre, i due gruppi fenilici sono voluminosi e creano un enorme impedimento sterico all'attacco dell'acqua e alla successiva formazione del carbonio tetraedrico sp^3 === 67 === L'acqua è un nucleofilo debole e attacca i normali carbonili molto lentamente. Il catalizzatore acido protona l'ossigeno del carbonile. Questo sposta la densità elettronica verso l'ossigeno, aumentando drasticamente la carica parziale positiva (<math>\delta^+</math>) sul carbonio. Il carbonio diventa così un '''elettrofilo forte''', capace di subire rapidamente l'attacco dell'acqua. === 68 === L'idratazione è reversibile perché sia l'idrato (gem-diolo) che il composto carbonilico hanno stabilità energetiche comparabili, e i legami che si rompono e si formano (C-O e O-H) hanno energie simili. I fattori che spostano l'equilibrio verso l'idrato sono: * '''Fattori elettronici:''' Presenza di sostituenti elettron-attrattori vicini al carbonile. * '''Fattori sterici:''' Minor ingombro dei sostituenti (es. aldeidi rispetto ai chetoni). * '''Fattori geometrici:''' Rilascio di tensioni d'anello (come nei cicli a 3 o 4 termini). * '''Concentrazione:''' Un grande eccesso di acqua (solvente) sposta l'equilibrio a destra. === 69 === Il butanale per idratazione fornisce il '''butan-1,1-diolo''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OH)2</ce> === 70 === L'attacco sul carbonio carbonilico del cicloesanone porta alla formazione del '''cicloesan-1,1-diolo'''. === 71 === La pivalaldeide si idrata trasformando il gruppo formilico nel corrispondente diolo, producendo il '''2,2-dimetilpropan-1,1-diolo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)2</ce> === 72 === Il clorale forma il '''clorale idrato''': :<ce>Cl3C-CH(OH)2</ce> '''Spiegazione:''' Esiste prevalentemente come idrato perché il gruppo <ce>-CCl3</ce> esercita un effetto induttivo elettron-attrattore massiccio sul carbonio adiacente, destabilizzando il carbonile di partenza. Una volta formato l'idrato, inoltre, si instaurano '''legami a idrogeno intramolecolari''' tra gli idrogeni dei gruppi <ce>-OH</ce> e gli atomi di cloro, stabilizzando ulteriormente il prodotto. === 73 === La struttura lineare (aperta) del D-glucosio presenta la funzione aldeidica sul primo carbonio della catena. Pertanto, il carbonio che subisce l'idratazione è il '''Carbonio 1 (C1)'''. === 74 === L'1,1,1-trifluoroacetone è molto più idratato dell'acetone grazie alla presenza del gruppo <ce>-CF3</ce>. Il fluoro è l'elemento più elettronegativo; il gruppo <ce>-CF3</ce> attrae fortemente la densità elettronica per effetto induttivo, impoverendo il carbonio del carbonile e rendendolo un elettrofilo estremamente reattivo rispetto a quello dell'acetone non sostituito. === 75 === * '''Effetto Elettronico:''' Il propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>) ha un solo gruppo alchilico elettron-donatore, mentre il propanone (<ce>CH3COCH3</ce>) ne ha due. I due gruppi dell'acetone riducono la carica <math>\delta^+</math> sul carbonile, rendendolo meno elettrofilo. * '''Effetto Sterico:''' Nel propanale il carbonio è legato a un idrogeno (ingombro minimo). Nel propanone ci sono due gruppi metilici; nel passaggio a sp^3 (idrato) i sostituenti si avvicinano e l'interazione sterica destabilizza l'idrato del propanone. * '''Conclusione:''' Il '''propanale''' ha una reattività e una costante di idratazione nettamente maggiore del propanone. === 76 === La '''cloroacetaldeide (<ce>ClCH2CHO</ce>)''' ha una costante di idratazione maggiore. '''Giustificazione:''' L'atomo di cloro sulla cloroacetaldeide attrae elettroni per effetto induttivo (. Questo riduce la densità elettronica sul carbonio carbonilico, aumentandone l'elettrofilia e favorendo la formazione dell'idrato. L'acetaldeide ha invece un gruppo metilico che è debolmente elettron-donatore. === 77 === * '''Stabilità del carbonile di partenza:''' Il carbonile dell'acetone è fortemente stabilizzato dall'effetto induttivo dei due metili. Il carbonile della formaldeide non ha stabilizzazioni ed è intrinsecamente ad alta energia (instabile). * '''Stabilità dell'idrato formato:''' L'idrato della formaldeide non ha tensioni steriche. L'idrato dell'acetone soffre di repulsione sterica tra i due gruppi metilici forzati nella geometria tetraedrica sp^3 * '''Conclusione:''' La formaldeide ha un reagente instabile e un idrato stabile (idratazione molto favorita); l'acetone ha un reagente stabile e un idrato instabile (idratazione sfavorita). === 78 === Nel gliossilato il carbonile è direttamente adiacente a un gruppo carbossilato (<ce>-COO^-</ce>). Il carbonio del gruppo carbossilico accumula una parziale carica positiva, generando una forte repulsione dipolo-dipolo tra carboni adiacenti (<math>\text{O}=\text{C}^{\delta+}-\text{C}^{\delta+}=\text{O}</math>). L'idratazione del gruppo aldeidico converte il carbonio in sp^3, riducendo drasticamente questa repulsione destabilizzante. Nella gliceraldeide i gruppi ossidrilici vicini inducono solo un moderato effetto , senza una repulsione dipolo-dipolo così marcata. === 79 === Lo scambio isotopico in posizione alpha avviene attraverso la formazione dell''''enolo''', non tramite l'idratazione: # L'acetone viene protonato sull'ossigeno: <ce>(CH3)2C=O^+ -H</ce>. # Il solvente (<ce>D2O</ce>) rimuove un protone dal carbonio in alpha, formando l'enolo neutro: <ce>CH3-C(OH)=CH2</ce>. # Quando l'enolo viene riprotonato dal solvente (<ce>D3O^+</ce>), l'attacco del deuterio avviene sul carbonio in alpha, introducendo l'isotopo: <ce>CH3-C(=O^+-H)-CH2D</ce>. # La successiva deprotonazione dell'ossigeno rigenera il chetone deuterato in alpha. L'idratazione, invece, prevede l'attacco dell'ossigeno di <ce>D2O</ce> direttamente sul carbonio carbonilico. Quando l'idrato elimina acqua per tornare al chetone, rompe i legami C-O appena formati, senza che avvenga alcuna rottura o formazione di legami C-H (o C-D) sul carbonio centrale. === 80 === * '''Effetto dei gruppi <ce>CF3</ce>:''' L'esafluoroacetone possiede sei atomi di fluoro altamente elettronegativi. I due gruppi <ce>-CF3</ce> esercitano un effetto induttivo elettron-attrattore di eccezionale intensità. Il carbonio carbonilico si ritrova privato di densità elettronica, accumulando una parziale carica positiva enorme che rende la molecola straordinariamente elettrofila. Inoltre, la conversione a idrato tetraedrico allontana i legami polari riducendo le repulsioni elettrostatiche interne. * '''Previsione dello stato in soluzione:''' Data la costante d'idratazione astronomica ≈ 1,2 × 10⁶, l'equilibrio è totalmente spostato a destra. In soluzione acquosa, l'esafluoroacetone '''esiste quasi esclusivamente (all'incirca al 100%) come idrato''' <ce>[(CF3)2C(OH)2]</ce>, mentre la quantità di chetone libero è infinitesimale. == Esercizi sulle reazioni di addizione nucleofila di alcoli (emiacetali e acetali) == === Esercizio 81 === Scrivi il meccanismo della formazione acido-catalizzata dell'emiacetale e del successivo acetale tra acetaldeide (CH₃CHO) ed etanolo (CH₃CH₂OH) === Esercizio 82 === Scrivi il meccanismo della formazione base-catalizzata dell'emiacetale tra acetaldeide e metanolo (CH₃OH). Spiega perché la catalisi basica si ferma all'emiacetale e non può portare all'acetale === Esercizio 83 === Spiega perché le aldeidi formano acetali stabili in presenza di un eccesso di alcol e catalizzatore acido, mentre i chetoni (come l'acetone) mostrano costanti di equilibrio molto basse nella formazione di chetali === Esercizio 84 === Ordina i seguenti composti: tricloroacetaldeide, propanale, 2-propanone e formaldeide per costante di equilibrio decrescente di formazione dell'emiacetale con metanolo e giustifica === Esercizio 85 === I 1,3-dioli o i 1,2-dioli reagiscono con i chetoni molto più facilmente rispetto ai monoalcoli per formare acetali/chetali ciclici. Proponi una spiegazione basata sull'entropia === Esercizio 86 === Perché gli acetali sono stabili in soluzioni acquose basiche (es. pH = 12) ma si idrolizzano rapidamente in soluzioni acquose acide (es. pH = 2)? === Esercizio 87 === Spiega il ruolo del catalizzatore acido nella conversione di un emiacetale in acetale. Quale intermedio chiave si forma che non potrebbe formarsi in assenza di acido? === Esercizio 88 === La reazione di formazione degli acetali è un equilibrio chimico reversibile. Quali accorgimenti sperimentali si adottano in laboratorio per guidare la reazione verso la massima resa in acetale? === Esercizio 89 === Disegna il prodotto della reazione tra butanale ed un eccesso di metanolo in catalisi acida === Esercizio 90 === Disegna il prodotto della reazione del cicloesanone con 1,2-etandiolo === Esercizio 91 === Disegna il prodotto di reazione tra 2,2-dimetilpropanale e un equivalente di etanolo in ambiente basico === Esercizio 92 === Disegna la struttura del prodotto intramolecolare che si forma quando il 5-idrossipentanale viene trattato con tracce di acido cloridrico in assenza di altri alcoli. Che tipo di composto è? === Esercizio 93 === Il D-glucosio in soluzione acquosa esiste principalmente come miscela di glucopiranosio (<math>\alpha</math> e <math>\beta</math>). Quali gruppi funzionali della forma aperta reagiscono tra loro per formare questo anello e che tipo di legame chimico si genera? === Esercizio 94 === Se tratti l'1,1,1-trifluoroacetone con metanolo in assenza di catalizzatori, noterai la formazione spontanea di un emiacetale stabile. Spiega perché questa reazione non necessita di catalisi === Esercizio 95 === Confronta la facilità di idrolisi acida del benzene dimetil acetale(C9H12O2) rispetto al cicloesanone dimetil chetale. Spiega la differenza basandoti sulla stabilità degli intermedi === Esercizio 96 === Tra il dimetil acetale della formaldeide e il dimetil acetale del 2,2,2-tricloroacetaldeide, quale dei due è più resistente all'idrolisi in ambiente acido? Giustifica === Esercizio 97 === Considera la reazione di formazione dell'emiacetale. Confronta il comportamento del 4-idrossibutannale con quello della miscela equimolare di butanale e etanolo in termini di costante d'equilibrio === Esercizio 98 === L'acetato di metile e l'1,1-dimetossietano vengono trattati separatamente con una soluzione di NaOH in acqua. Descrivi cosa accade a ciascun composto. * '''Acetato di metile:''' Subisce una reazione di '''saponificazione''' (idrolisi basica irreversible). L'idrossido attacca il carbonile dell'estere convertendolo in acetato di sodio e metanolo. * '''1,1-dimetossietano:''' '''Non subisce alcuna reazione'''. Gli acetali sono completamente inerti verso le basi e i nucleofili poiché non contengono un carbonio carbonilico né gruppi uscenti attivabili in ambiente basico. === Esercizio 99 === Quando il D-glucosio viene trattato con metanolo in presenza di HCl anidro, si forma una miscela di due composti isomeri stabili isolabili, ma non si forma il corrispondente acetale a catena aperta. Identifica la natura di questi due composti e spiega perché la reazione si ferma a questo stadio === Esercizio 100 === Un chimico vuole sintetizzare il chetale dell'esafluoroacetone usando etanolo ed HCl. Sperimentalmente osserva che la reazione si arresta tassativamente all'emiacetale, e che è impossibile introdurre il secondo gruppo etossidrilico anche scaldando a lungo. Proponi una spiegazione dettagliata === Soluzioni === === 81 === Il catalizzatore acido attiva il carbonile per l'attacco dell'alcol (formando l'emiacetale), e successivamente attiva l'emiacetale favorendo l'uscita di acqua e l'ingresso del secondo equivalente di alcol (formando l'acetale). # '''Protonazione del carbonile:''' <ce>CH3CHO + H^+ <=> CH3CH=O^+-H</ce> # '''Attacco del primo equivalente di alcol:''' <ce>CH3CH=O^+-H + CH3CH2OH <=> CH3CH(OH)(O^+-H-CH2CH3)</ce> # '''Deprotonazione (Formazione dell'emiacetale):''' <ce>CH3CH(OH)(O^+-H-CH2CH3) + CH3CH2OH <=> CH3CH(OH)(OCH2CH3) + CH3CH2O^+H2</ce> # '''Protonazione del gruppo ossidrilico dell'emiacetale:''' <ce>CH3CH(OH)(OCH2CH3) + H^+ <=> CH3CH(O^+H2)(OCH2CH3)</ce> # '''Perdita di acqua (Formazione dello ione ossocarbenio):''' <ce>CH3CH(O^+H2)(OCH2CH3) <=> [CH3CH-OCH2CH3]^+ + H2O</ce> # '''Attacco del secondo equivalente di alcol:''' <ce>[CH3CH-OCH2CH3]^+ + CH3CH2OH <=> CH3CH(OCH2CH3)(O^+-H-CH2CH3)</ce> # '''Deprotonazione finale (Formazione dell'acetale):''' <ce>CH3CH(OCH2CH3)(O^+-H-CH2CH3) <=> CH3CH(OCH2CH3)2 + H^+</ce> === 82 === Il catalizzatore basico genera l'alcossido, un nucleofilo forte. # '''Generazione del nucleofilo:''' <ce>CH3OH + OH^- <=> CH3O^- + H2O</ce> # '''Attacco nucleofilo sul carbonile:''' <ce>CH3CHO + CH3O^- <=> CH3CH(O^-)(OCH3)</ce> # '''Protonazione dell'intermedio (Emiacetale):''' <ce>CH3CH(O^-)(OCH3) + CH3OH <=> CH3CH(OH)(OCH3) + CH3O^-</ce> '''Spiegazione:''' La reazione si ferma all'emiacetale perché per trasformarlo in acetale sarebbe necessaria la sostituzione del gruppo <ce>-OH</ce> con un secondo gruppo <ce>-OCH3</ce>. In ambiente basico, il gruppo ossidrilico dovrebbe abbandonare la molecola come idrossido (<ce>OH^-</ce>), che è un pessimo gruppo uscente. Non essendoci acidi per protonarlo e trasformarlo nel buon gruppo uscente acqua (<ce>H2O</ce>), la reazione non può procedere oltre. === 83 === *'''Fattori elettronici:''' I chetoni possiedono due gruppi alchilici elettron-donatori che stabilizzano il carbonio carbonilico, riducendone l'elettrofilia rispetto alle aldeidi (che hanno un solo gruppo alchilico o nessuno). * '''Fattori sterici:''' Nel passaggio dalla geometria planare sp^2 del carbonile a quella tetraedrica sp^3 del chetale, i due gruppi alchilici del chetone e i due gruppi alcossilici entranti si ritrovano fortemente affollati nello spazio. Nelle aldeidi, la presenza di un piccolo idrogeno riduce drasticamente questo impedimento sterico, rendendo la costante termodinamica di formazione dell'acetale nettamente più favorevole. === 84 === L'ordine corretto è: :<ce>Cl3CCHO > HCHO > CH3CH2CHO > CH3COCH3</ce> '''Giustificazione:''' * '''Tricloroacetaldeide (<ce>Cl3CCHO</ce>):''' L'effetto fortemente elettron-attrattore dei tre atomi di cloro destabilizza il carbonile rendendolo un elettrofilo formidabile. * '''Formaldeide (<ce>HCHO</ce>):''' Assenza di impedimento sterico e di effetti induttivi stabilizzanti. * '''Propanale (<ce>CH3CH2CHO</ce>):''' Il gruppo etilico riduce l'elettrofilia per effetto induttivo e aumenta l'ingombro. * '''2-propanone (<ce>CH3COCH3</ce>):''' Due gruppi metilici minimizzano l'elettrofilia del carbonile e massimizzano l'ostacolo sterico nel prodotto sp^3. === 85 === Quando un chetone reagisce con due molecole di un monoalcol, tre molecole di reagente si combinano per dare due molecole di prodotto (il chetale e una molecola d'acqua): : <math>\Delta S \approx \text{negativo}</math> (perdita di gradi di libertà della variazione entropica). Quando si usa un diolo, una molecola di chetone reagisce con una sola molecola di diolo per dare due molecole di prodotto (il chetale ciclico e l'acqua). Il numero totale di molecole non varia durante la reazione (<math>\Delta S \approx 0</math>). Poiché il fattore entropico sfavorevole viene eliminato, la formazione di acetali e chetali ciclici è termodinamicamente molto più favorita. === 86 === In ambiente basico, l'idrolisi richiederebbe l'attacco nucleofilo di <ce>OH^-</ce> o <ce>H2O</ce> con l'espulsione di un gruppo alcossido (<ce>RO^-</ce>). L'alcossido è una base forte e un pessimo gruppo uscente, impedendo la reazione. In ambiente acido, uno dei due ossigeni dell'acetale viene protonato diventando un ottimo gruppo uscente (<ce>ROH</ce>). La perdita spontanea dell'alcol è assistita dal doppietto dell'altro ossigeno, formando uno ione ossocarbenio stabilizzato per risonanza, che viene poi attaccato dall'acqua dando il via al processo inverso di idrolisi. === 87 === Il catalizzatore acido protona il gruppo ossidrilico (<ce>-OH</ce>) dell'emiacetale, convertendolo nel gruppo <ce>-O^+H2</ce>. Questo permette l'espulsione di una molecola d'acqua (un ottimo gruppo uscente neutro) e porta alla formazione di un intermedio chiave: lo '''ione ossocarbenio''' (<ce>[R-CH=O-R]^+</ce>). Questo intermedio è un elettrofilo potentissimo, stabilizzato per risonanza, in grado di subire l'attacco nucleofilo di una seconda molecola di alcol anche se quest'ultimo è un nucleofilo debole. === 88 === Per spostare l'equilibrio verso i prodotti (principio di Le Châtelier) si utilizzano principalmente due strategie: * '''Rimozione continua dell'acqua:''' L'acqua viene allontanata dal sistema man mano che si forma. * '''Eccesso di reagente:''' Si utilizza un grande eccesso di alcol (spesso usato direttamente come solvente della reazione). === 89 === Il butanale reagisce con due molecole di metanolo per formare il '''1,1-dimetossibutano''': :<ce>CH3CH2CH2CH(OCH3)2</ce> === 90 === La reazione porta alla formazione di un chetale ciclico a 5 termini, noto come etilene acetale del cicloesanone === 91 === In ambiente basico con un solo equivalente di alcol, la reazione si ferma allo stadio di emiacetale, producendo il '''1-etossi-2,2-dimetilpropan-1-olo''': :<ce>(CH3)3C-CH(OH)(OCH2CH3)</ce> === 92 === La molecola contiene sia il gruppo aldeidico che il gruppo alcolico a distanza ideale. L'ossidrilico sul C5 attacca il carbonile sul C1 formando un emiacetale ciclico a 6 termini, il '''tetraidro-2H-piran-2-olo'''. === 93 === Il gruppo ossidrilico legato al '''Carbonio 5 (C5)''' effettua un attacco nucleofilo intramolecolare sul carbonio carbonilico del gruppo aldeidico situato sul '''Carbonio 1 (C1)'''. Il legame che si genera è un '''emiacetale ciclico''' (nello specifico, un anello piranosico). === 94 === Il forte effetto induttivo elettron-attrattore del gruppo <ce>-CF3</ce> impoverisce drammaticamente il carbonio carbonilico, rendendolo così tanto elettrofilo da poter subire l'attacco nucleofilo del metanolo (nucleofilo debole) in tempi rapidi anche senza essere preventivamente attivato (protonato) da un catalizzatore acido. === 95 === Il '''benzaldeide dimetil acetale''' si idrolizza più rapidamente. '''Giustificazione:''' Lo stadio lento dell'idrolisi acida prevede la formazione dello ione ossocarbenio. Nel caso della benzaldeide, il carbocazione intermedio <ce>[Ph-CH-OCH3]^+</ce> è fortemente stabilizzato non solo dall'effetto di risonanza dell'ossigeno, ma anche dalla '''delocalizzazione pi-greco dell'anello aromatico''' (posizione benzilica). L'intermedio derivato dal cicloesanone non gode di questa stabilizzazione aromatica aggiuntiva. === 96 === Il dimetil acetale del 2,2,2-tricloroacetaldeide è molto più resistente all'idrolisi acida. '''Giustificazione:''' L'idrolisi acida richiede la protonazione iniziale dell'ossigeno e la successiva espulsione di un alcol per generare un carbocazione (ione ossocarbenio). Il gruppo fortemente elettron-attrattore <ce>-CCl3</ce> destabilizza enormemente la formazione di qualsiasi carica positiva sul carbonio adiacente. Di conseguenza, lo stato di transizione per la rottura del legame C-O ha un'energia di attivazione proibitiva. === 97 === La costante di equilibrio dell'idrossialdeide ciclica è magnitudini più elevata rispetto alla misversa intermolecolare. La reazione del 4-idrossibutannale è '''intramolecolare''' (porta a un anello stabile a 5 termini, il legame emiacetalico si forma nello stesso scheletro molecolare), riducendo la perdita entropica rispetto alla reazione intermolecolare in cui due molecole indipendenti devono incontrarsi in soluzione. === 98 === *'''Acetato di metile:''' Subisce una reazione di '''saponificazione''' (idrolisi basica irreversible). L'idrossido attacca il carbonile dell'estere convertendolo in acetato di sodio e metanolo. * '''1,1-dimetossietano:''' '''Non subisce alcuna reazione'''. Gli acetali sono completamente inerti verso le basi e i nucleofili poiché non contengono un carbonio carbonilico né gruppi uscenti attivabili in ambiente basico. === 99 === I due composti isolati sono l'<math>\alpha</math>- e il <math>\beta</math>-'''metil glucoside'''. Si tratta di '''acetali ciclici''' (chiamati glicosidi). La reazione inizia dal glucosio che in soluzione è già prevalentemente in forma di emiacetale ciclico. L'HCl anidro protona l'ossidrile anomerico (sul C1) del ciclo, che si allontana come acqua formando lo ione ossocarbenio ciclico. Il metanolo attacca questo intermedio da sopra o da sotto, generando i due isomeri trans e cis (anomeri). La reazione si ferma qui poiché l'anello a 6 termini (piranosico) possiede una stabilità termodinamica talmente elevata che la molecola non ha alcuna spinta energetica ad aprirsi per subire l'attacco di un secondo metanolo. === 100 === La conversione dell'emiacetale dell'esafluoroacetone nell'acetale richiederebbe la protonazione dell'ossidrile dell'emiacetale e l'espulsione di una molecola di acqua per generare il rispettivo ione ossocarbenio: :<ce>[(CF3)2C-OCH2CH3]^+</ce> I due gruppi <ce>-CF3</ce>, grazie al loro spaventoso effetto induttivo elettron-attrattore, esercitano una forza destabilizzante insormontabile nei confronti di una carica netta positiva localizzata sul carbonio a cui sono legati. L'energia di attivazione richiesta per espellere l'acqua e generare questo intermedio cationico è talmente elevata che la reazione è cineticamente bloccata, impedendo la formazione dell'acetale completo. == Esercizi sulle riduzioni biologiche di aldeidi e chetoni col NADH == === Esercizio 101 === testo ... ...[[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == ... == Esempi di fonti == * LibreTexts Chemistry: Organic Chemistry (Morsch et al.) - [https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/19%3A_Aldehydes_and_Ketones-_Nucleophilic_Addition_Reactions Aldeidi e chetoni] * [https://openstax.org/details/books/organic-chemistry Openstax] * [https://www.chemistrysteps.com/ Chemistry Steps]: alla fine di ogni capitoletto ci sono esercizi a cui ispirarsi (non ci sono le soluzioni) * [https://app.molview.com/ MolView]: per disegnare molecole organiche f4cn47wyor1uhlm5ufrgijldermserj 0 59789 498399 498112 2026-05-24T14:26:19Z Hippias 18281 rimuovo avviso A 498399 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sulla legge dell'equilibrio == === Esercizio 1 === testo === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... === == Esercizi sulla previsione delle concentrazioni all'equilibrio == === Esercizio 21 === testo ... ... == Esercizi sul quoziente di reazione == === Esercizio 41 === testo ... ... == Esercizi sul principio di Le Chatelier == === Esercizio 61 === Considera il seguente equilibrio chimico in fase gassosa: N₂​(g)+3H₂​(g) ⇌ 2NH₃​(g) ΔH<0 In un recipiente chiuso all’equilibrio si effettuano le seguenti perturbazioni, una alla volta: # Si aumenta la pressione totale del sistema. # Si aumenta la temperatura. # Si aggiunge una certa quantità di ammoniaca (NH₃). # Si rimuove idrogeno (H₂). # Si aggiunge un catalizzatore. Per ciascun caso, indica: * In quale direzione si sposta l’equilibrio (destra, sinistra, oppure nessuno spostamento). * Se la concentrazione di NH₃ aumenta, diminuisce o resta invariata. === Esercizio 62 === Dato l’equilibrio 2HI(g) ⇄ H₂(g) + I₂(g) se all’equilibrio sono presenti 0.97 moli di HI, 0.18 moli di H₂ e 0.12 moli di I₂ in un recipiente di 10.0 L calcolare: a)      Il valore della costante di equilibrio b)      Il valore delle concentrazioni delle tre specie all’equilibrio dopo l’aggiunta di 0.40 moli di HI === Esercizio 63 === Data la reazione: 2SO₃(g) + CO₂(g) → CS₂(g) + 4O₂(g) (ΔH > 0) determina come si modifica la posizione dell’equilibrio quando: a) aumentano le moli di CO₂ b) aumenta la temperatura c) aumenta il volume d) aumentano le moli di O₂ === Esercizio 64 === Considera la reazione di decomposizione del pentacloruro di fosforo: PCl₅(g) m PCl₃(g) + Cl₂(g) All’equilibrio, la concentrazione di PCl5 è 0,015 mol/L e Kc è uguale a 0,041 mol/L. Calcola la concentrazione di PCl₃ e Cl₂. === Esercizio 65 === Determina quale effetto ha un aumento di temperatura sulla reazione: 2 H₂O(g) → H2(g) + O₂(g) (ΔH = 484 kJ) che ha raggiunto l’equilibrio. === Esercizio 66 === Considera la reazione di sintesi del triossido di zolfo: 2SO₂(g) + O₂(g) → 2SO₃(g) All’equilibrio, le concentrazioni di SO₂ e O₂ sono uguali a 0,005 mol/L e Kc è uguale a 85 (mol/L)^-1. Calcola la concentrazione di SO₃ === Esercizio 67 === Considera il seguente equilibrio gassoso: 2SO₂​(g) + O₂​(g) ⇌ 2SO₃​(g) La reazione diretta è esotermica. 1) Se si aggiunge O₂​ al sistema all’equilibrio, in quale direzione si sposta l’equilibrio? Spiega il motivo. 2) Cosa succede all’equilibrio se il volume del recipiente viene diminuito? 3) Cosa accade se la temperatura aumenta? Spiega considerando che la reazione diretta è esotermica. === Esercizio 68 === Considera la seguente reazione: CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g) All’equilibrio, l’analisi chimica ha rilevato la presenza di 0,2 mol/L di CO, di 0,5 mol/L di H₂O, di 0,32 mol/L di H₂ e di 0,42 mol/L di CO₂. Calcola la costante di equilibrio Kc. === Esercizio 69 === The synthesis reaction of hydrogen iodide is represented by the following reaction: H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) At equilibrium, the chemical analysis has detected the presence of 5.28 mol/L of H₂, of 0.12 mol/L of I₂ and of 5.64 mol/L of HI. Calculate the equilibrium constant Kc. === Esercizio 70 === Consider the following equilibrium: H2(g) + Cl2(g) m 2 HCl(g) Determine what happens to the equilibrium after: a) A decrease in H₂ moles. b) An increase in HCl moles. c) An increase in Cl₂ moles. == Esercizi sull'equilibrio di solubilità == === Esercizio 81 === testo ... ... [[File:Big red line.jpg|centro]] [[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == * '''Esercizio 61''': *# Aumento della pressione *#* Spostamento: verso destra *#* [NH₃]: aumenta *# Aumento della temperatura *#* Spostamento: verso sinistra *#* [NH₃]: diminuisce *# Aggiunta di NH₃ *#* Spostamento: verso sinistra *#* [NH₃]: diminuisce (rispetto al valore subito dopo l’aggiunta) *# Rimozione di H₂ *#* Spostamento: verso sinistra *#* [NH₃]: diminuisce *# Aggiunta di catalizzatore *#* Spostamento: nessuno *#* [NH₃]: invariata * '''Esercizio 62:''' a) Kc = 0.o23 b) [HI] = 0.119M; [H2] = 0.027 M; [I2] = 0.021 M * '''Esercizio 63:''' a) Si sposta a destra; b) Si sposta a destra; c) Si sposta a destra; d) Si sposta a sinistra * '''Esercizio 64:''' [PCl₃] = [Cl₂] = 0,025 mol/L * '''Esercizio 65:''' L’equilibrio si sposta a destra e aumenta il valore di Kc * '''Esercizio 66:''' 1,03 x 10^-1 mol/L * '''Esercizio 67:''' 1) Spostamento verso destra e aumento di produzione di SO₃_.​ 2) Spostamento verso destra. Il sistema favorisce il lato con meno moli di gas. 3) Spostamento verso sinistra. Diminuisce la quantità di SO₃ e aumentano SO₂​ e O₂ * '''Esercizio 68:''' Kc = 1,3 * '''Esercizio 69:''' Kc = 50 * '''Esercizio 70''': a) Equilibrium moves to the left. b) Equilibrium moves to the left. c) Equilibrium moves to the right. == Fonti == * OpenStax [https://openstax.org/details/books/chemistry-2e Chemistry-2e] - Licenza CC by 4.0 * ''[https://general.chemistrysteps.com/ General Chemistry Steps]'': protetto da Copyright però buon sito per spiegazioni ed esempi * Libro di testo scolastico 4ubh7kqdg8wtflofv4vb49mu6u9nbjw 0 59790 498400 498267 2026-05-24T14:26:29Z Hippias 18281 rimuovo avviso A 498400 wikitext text/x-wiki {{Avanzamento|0%|8 febbraio 2026}} == Esercizi sugli acidi e basi secondo Arrhenius == === Esercizio 1 === Qual è la base coniugata di ognuno dei seguenti acidi: HClO4, H2S, PH4+,HCO3- === Esercizio 2 === testo === Esercizio 3 === testo === ... === == Esercizi sugli acidi e basi secondo Bronsted & Lowry == <quiz display=simple> { '''Esercizio 1''' . |type="{}"} '''Qual è la base coniugata di ognuno dei seguenti acidi: <chem>HClO4</chem>, <chem>H2S</chem>, <chem>PH4+</chem>, <chem>HCO3-</chem>?'''. { CIO4^-, HS^-, PH3, CO3^2- } </quiz> <quiz display=simple> { '''Esercizio 2''' . |type="{}"} '''Qual è l’acido coniugato delle seguenti basi: <chem>CN-</chem>, <chem>SO4^2-</chem> , <chem>H2O</chem> , <chem>HCO3-</chem> ?'''. { HCN, HSO4^-, H3O^+, H2CO3 } </quiz> == Esercizi su acidi e basi secondo Lewis == '''Esercizio 1''' Classifica le seguenti molecole come acido di Lewis o base di Lewis, motivando la tua scelta. # BF₃ # Cl^- # AlCl₃ # H⁺ # NH₃ ==== Soluzione ==== # Acido: B ha 6 elettroni nel guscio di valenza dopo il legame come i 3 atomi di F. Possiede dunque un orbitale p vuoto pronto ad accettare un doppietto. # Base: possiede 4 doppietti elettronici disponibili per la donazione. # Acido: l'atomo centrale di Al non raggiunge l'ottetto quando si lega con 3 atomi di Cl e ha orbitali vuoti capaci di ospitare dei doppietti elettronici, # Acido: ha un orbitale s completamente vuoto. # Base: N possiede un doppietto elettronico solitario che può donare. ==== Esercizio 2 ==== Individua nelle seguenti reazioni chi si comporta da acido secondo Lewis e chi da base. == Esercizi sul pH, K_a e K_b == === Esercizio 61 === A 25°C, il valore di Kw​ è <math>1.0*10^{-14}</math>. Se [H+]=<math>1.0*10^{-7}</math> M, quanto vale [OH−]? ... ... [[File:Big red line.jpg|centro]] [[File:Big red line.jpg|centro]] == Soluzioni agli esercizi == * '''Esercizio 1''': * '''Esercizio 2''': * '''Esercizio ecc. ecc.''': * '''Esercizio 61''': <math>1.0*10^{-7}</math> == Fonti == * OpenStax [https://openstax.org/details/books/chemistry-2e Chemistry-2e] - Licenza CC by 4.0 * ''General Chemistry Steps'': protetto da Copyright però buon sito per spiegazioni ed esempi * Libro di testo scolastico a73wd9pdkk9eqmaw4s0wr7x30mtedo2 3 60473 498401 2026-05-24T14:27:15Z Hippias 18281 Benvenuto/a su Wikibooks! 498401 wikitext text/x-wiki <div style="font-size:90%; text-align:right;">For other languages, consider using [[Wikibooks:Babel]] &middot; [[Wikibooks:Ambasciata|Embassy]]</div> {| width="100%" cellspacing="0" cellpadding="6" style="font-size:95%; line-height: 15px; background-color: var(--background-color-warning-subtle, #fef6e7); color: inherit; border: 1px solid #faecc8;" |- | colspan="4" style="background: #faecc8; color: #000;" |<span style="font-size:larger">'''[[Aiuto:Benvenuto|Benvenut{{GENDER:{{BASEPAGENAME}}|o|a|a/o}}]] {{PAGENAME}}''' in it.Wikibooks </span>, la biblioteca libera. |- | colspan="4" | Ciao, {{PAGENAME}}. 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Spero che la tua collaborazione ti risulti gradevole e che continuerai a contribuire. |- | colspan="4" | [[Aiuto:It.wb|Wikibooks]] è una raccolta di '''manuali e libri di testo''' '''[[Wikibooks:Copyright|gratuiti ed a contenuto aperto]]'''; questa comunità si è data delle regole per favore usa un po' del tuo tempo per leggere cosa [[Aiuto:Cosa mettere su Wikibooks|puoi]] o [[Wikibooks:Cosa Wikibooks non è|non puoi]] mettere su Wikibooks. |- | align="right" | [[Image:BluePillar.svg<!--Crystal Clear app lassist.png-->|30px]] | [[Wikibooks:cinque pilastri|'''I cinque pilastri di Wikibooks'''<br>linee guida generali per capire su cosa si fonda il progetto]] | align="right" |[[File:Cicero.PNG|30px]] | [[Aiuto:NPOV| '''Punto di vista neutrale'''.<br>Apprendi i fondamentali del punto di vista neutrale]] |- | align="right" | [[File:Kpdf bookish.svg|30px]] | [[Wikibooks:Tutti_i_libri|'''I ripiani'''<br>Fai un giro tra i ripiani per trovare l'argomento a cui ti interessa contribuire]] | align="right" |[[File:Nuvola_apps_khelpcenter.png‎‎|30px]] | [[Aiuto:Manuale|'''Manuale'''<br>Tutte le pagine di aiuto e le linee guida di Wikibooks]] |- | align="right" | [[File:Nuvola apps important yellow.svg|30px]] | [[Aiuto:Errori comuni nell'uso di Wikibooks|'''Cosa bisognerebbe evitare'''<br>Impara a non commettere gli errori più comuni]] | align="right" | [[File:Nuvola apps ksirc.png|30px]] | [[Aiuto:FAQ|'''Domande frequenti'''<br>Cerca qui le risposte a tutte le domande più frequenti]] |- | width="8%" align="right" | [[File:Crystal_Clear_app_korganizer.png<!--Crystal Clear action apply.png-->|30px]] | [[Aiuto:Modifica|'''Impara a modificare una pagina'''<br>Come scrivere in una pagina wiki]] | align="right" | [[File:Nuvola apps bookcase.svg|30px]] | [[Aiuto:Libro|'''Come scrivere un libro'''<br>Tutte le convenzioni di formattazione e organizzazione dei contenuti]] |- | align="right" | [[File:Crystal_128_three.png|30px]] | [[Wikibooks:Portale Comunità|'''Portale Comunità'''<br>Conosci meglio il progetto con le indicazioni del portale comunità]] | align="right" | [[File:Nuvola apps kteatime.png|30px]] | [[Wikibooks:bar|'''Bar'''<br>Incontra e discuti con altri Wikibookiani]] |- | align="right" | [[File:Wikipedia-logo.svg|30px]] | [[Aiuto:Wikibooks per Wikipediani|'''Wikibooks per Wikipediani'''<br/>Per capire le differenze tra Wikibooks e Wikipedia]] | align="right" | [[Image:Exquisite-kcontrol.png|30px]] | [[Utente:{{PAGENAME}}/Sandbox|'''Sandbox'''<br>Ricordati anche che hai una pagina personale per fare tutte le prove che vuoi e salvare le tue bozze]] |- | colspan="4" style="border-top:2px solid #faecc8;" | <br /> [[File:Signature_button.png|right|Per firmare i tuoi post usa il tasto indicato]] Questa è la tua [[Aiuto:Pagina di discussione|'''pagina delle discussioni''']], dove saranno raccolti tutti i messaggi degli altri [[Wikibooks:Wikibookiani|wikibookiani]]. Per lasciare un messaggio ad altri utenti devi scrivergli '''nella loro pagina di discussione''', altrimenti non verrà notificato loro la presenza di un nuovo messaggio. Ogni intervento nelle pagine di discussione deve essere [[Aiuto:Firma|firmato con quattro tilde (<span style="font-size:larger"><nowiki>~~~~</nowiki></span>)]] o premendo il pulsante in figura. {{Suggerimento casuale}} |} {{#if:--[[Utente:Hippias|<span style="font-family:Georgia, serif">Hippias</span>]] ^{([[Discussioni utente:Hippias|msg]])} 16:27, 24 mag 2026 (CEST)|Naturalmente, un benvenuto anche da parte mia.|Un saluto da parte di tutti i [[Wikibooks:Wikibookiani|Wikibookiani]]!}} Se hai bisogno di qualunque cosa, puoi lasciare un messaggio al bar ([https://it.wikibooks.org/w/index.php?title=Wikibooks:Bar&action=edit&section=new clicca qui]). Grazie per aver deciso di contribuire e buon lavoro! --[[Utente:Hippias|<span style="font-family:Georgia, serif">Hippias</span>]] ^{([[Discussioni utente:Hippias|msg]])} 16:27, 24 mag 2026 (CEST) kj9c156sqfrr08rr0cexx5nxa80i05i 3 60474 498402 2026-05-24T14:27:19Z Hippias 18281 Benvenuto/a su Wikibooks! 498402 wikitext text/x-wiki <div style="font-size:90%; text-align:right;">For other languages, consider using [[Wikibooks:Babel]] &middot; [[Wikibooks:Ambasciata|Embassy]]</div> {| width="100%" cellspacing="0" cellpadding="6" style="font-size:95%; line-height: 15px; background-color: var(--background-color-warning-subtle, #fef6e7); color: inherit; border: 1px solid #faecc8;" |- | colspan="4" style="background: #faecc8; color: #000;" |<span style="font-size:larger">'''[[Aiuto:Benvenuto|Benvenut{{GENDER:{{BASEPAGENAME}}|o|a|a/o}}]] {{PAGENAME}}''' in it.Wikibooks </span>, la biblioteca libera. |- | colspan="4" | Ciao, {{PAGENAME}}. Grazie per voler partecipare al progetto. Spero che la tua collaborazione ti risulti gradevole e che continuerai a contribuire. |- | colspan="4" | [[Aiuto:It.wb|Wikibooks]] è una raccolta di '''manuali e libri di testo''' '''[[Wikibooks:Copyright|gratuiti ed a contenuto aperto]]'''; questa comunità si è data delle regole per favore usa un po' del tuo tempo per leggere cosa [[Aiuto:Cosa mettere su Wikibooks|puoi]] o [[Wikibooks:Cosa Wikibooks non è|non puoi]] mettere su Wikibooks. |- | align="right" | [[Image:BluePillar.svg<!--Crystal Clear app lassist.png-->|30px]] | [[Wikibooks:cinque pilastri|'''I cinque pilastri di Wikibooks'''<br>linee guida generali per capire su cosa si fonda il progetto]] | align="right" |[[File:Cicero.PNG|30px]] | [[Aiuto:NPOV| '''Punto di vista neutrale'''.<br>Apprendi i fondamentali del punto di vista neutrale]] |- | align="right" | [[File:Kpdf bookish.svg|30px]] | [[Wikibooks:Tutti_i_libri|'''I ripiani'''<br>Fai un giro tra i ripiani per trovare l'argomento a cui ti interessa contribuire]] | align="right" |[[File:Nuvola_apps_khelpcenter.png‎‎|30px]] | [[Aiuto:Manuale|'''Manuale'''<br>Tutte le pagine di aiuto e le linee guida di Wikibooks]] |- | align="right" | [[File:Nuvola apps important yellow.svg|30px]] | [[Aiuto:Errori comuni nell'uso di Wikibooks|'''Cosa bisognerebbe evitare'''<br>Impara a non commettere gli errori più comuni]] | align="right" | [[File:Nuvola apps ksirc.png|30px]] | [[Aiuto:FAQ|'''Domande frequenti'''<br>Cerca qui le risposte a tutte le domande più frequenti]] |- | width="8%" align="right" | [[File:Crystal_Clear_app_korganizer.png<!--Crystal Clear action apply.png-->|30px]] | [[Aiuto:Modifica|'''Impara a modificare una pagina'''<br>Come scrivere in una pagina wiki]] | align="right" | [[File:Nuvola apps bookcase.svg|30px]] | [[Aiuto:Libro|'''Come scrivere un libro'''<br>Tutte le convenzioni di formattazione e organizzazione dei contenuti]] |- | align="right" | [[File:Crystal_128_three.png|30px]] | [[Wikibooks:Portale Comunità|'''Portale Comunità'''<br>Conosci meglio il progetto con le indicazioni del portale comunità]] | align="right" | [[File:Nuvola apps kteatime.png|30px]] | [[Wikibooks:bar|'''Bar'''<br>Incontra e discuti con altri Wikibookiani]] |- | align="right" | [[File:Wikipedia-logo.svg|30px]] | [[Aiuto:Wikibooks per Wikipediani|'''Wikibooks per Wikipediani'''<br/>Per capire le differenze tra Wikibooks e Wikipedia]] | align="right" | [[Image:Exquisite-kcontrol.png|30px]] | [[Utente:{{PAGENAME}}/Sandbox|'''Sandbox'''<br>Ricordati anche che hai una pagina personale per fare tutte le prove che vuoi e salvare le tue bozze]] |- | colspan="4" style="border-top:2px solid #faecc8;" | <br /> [[File:Signature_button.png|right|Per firmare i tuoi post usa il tasto indicato]] Questa è la tua [[Aiuto:Pagina di discussione|'''pagina delle discussioni''']], dove saranno raccolti tutti i messaggi degli altri [[Wikibooks:Wikibookiani|wikibookiani]]. Per lasciare un messaggio ad altri utenti devi scrivergli '''nella loro pagina di discussione''', altrimenti non verrà notificato loro la presenza di un nuovo messaggio. Ogni intervento nelle pagine di discussione deve essere [[Aiuto:Firma|firmato con quattro tilde (<span style="font-size:larger"><nowiki>~~~~</nowiki></span>)]] o premendo il pulsante in figura. {{Suggerimento casuale}} |} {{#if:--[[Utente:Hippias|<span style="font-family:Georgia, serif">Hippias</span>]] ^{([[Discussioni utente:Hippias|msg]])} 16:27, 24 mag 2026 (CEST)|Naturalmente, un benvenuto anche da parte mia.|Un saluto da parte di tutti i [[Wikibooks:Wikibookiani|Wikibookiani]]!}} Se hai bisogno di qualunque cosa, puoi lasciare un messaggio al bar ([https://it.wikibooks.org/w/index.php?title=Wikibooks:Bar&action=edit&section=new clicca qui]). Grazie per aver deciso di contribuire e buon lavoro! --[[Utente:Hippias|<span style="font-family:Georgia, serif">Hippias</span>]] ^{([[Discussioni utente:Hippias|msg]])} 16:27, 24 mag 2026 (CEST) kj9c156sqfrr08rr0cexx5nxa80i05i 0 60475 498428 2026-05-24T18:05:32Z VoceUmana7 51633 Nuova pagina: {{disposizioni foniche di organi a canne}} * '''Costruttore:''' Giovanni Battista Sona * '''Anno:''' 1796/97 * '''Restauri/modifiche:''' Gaetano Zanfretta (modifiche, 1885), Giorgio Carrara (restauro e ripristino delle caratteristiche originali, 2026)<ref>Il materiale fonico di Zanfretta è stato tolto e archiviato negli spazi della parrocchia.</ref> * '''Registri:''' 19 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Consolle:''' a finestra * '''Tastiere:''' 1 di 54 no... 498428 wikitext text/x-wiki {{disposizioni foniche di organi a canne}} * '''Costruttore:''' Giovanni Battista Sona * '''Anno:''' 1796/97 * '''Restauri/modifiche:''' Gaetano Zanfretta (modifiche, 1885), Giorgio Carrara (restauro e ripristino delle caratteristiche originali, 2026)<ref>Il materiale fonico di Zanfretta è stato tolto e archiviato negli spazi della parrocchia.</ref> * '''Registri:''' 19 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Consolle:''' a finestra * '''Tastiere:''' 1 di 54 note (''Do¹''-''Fa⁵'') * '''Pedaliera:''' ? * '''Accessori:''' Usignolo, Distacco Tasto-Pedale * '''Collocazione:''' sulla cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna unica'''<ref>a destra della tastiera</ref> ---- |- |Principale ||8' Bassi |- |Principale ||Soprani |- |Ottava |- |Decima-Quinta |- |Decima-Nona |- |Vigesima-Seconda |- |Vigesima-Sesta |- |Vigesima-Nona |- |Trigesima-Terza e Sesta |- |Tromboncini ||Bassi |- |Tromboncini ||Soprani |- |Fluta Reale |- |Voce Umana |- |Flauto VIII ||Bassi |- |Flauto VIII ||Soprani |- |Cornetto Primo |- |Cornetto Secondo |- |} | style="vertical-align:top"| {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale'''<ref>a sinistra della tastiera</ref> ---- |- |Contrabassi e Ottave |- |Tromboni |- |Distacco Tasto-Pedale |- |} |} == Note == <references/> == Altri progetti == {{interprogetto|w=Chiesa dei Santi Filippo e Giacomo (Verona)|preposizione=sulla|etichetta=Chiesa dei Santi Filippo e Giacomo a Verona}} {{Avanzamento|90%|24 maggio 2026}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] qif4mbbrb9lt7q6mnvccir5sfo9ccqu 498444 498428 2026-05-24T22:20:35Z VoceUmana7 51633 498444 wikitext text/x-wiki {{disposizioni foniche di organi a canne}} [[File:Verona Santi Filippo e Giacomo organo.jpg|400px]] * '''Costruttore:''' Giovanni Battista Sona * '''Anno:''' 1796/97 * '''Restauri/modifiche:''' Gaetano Zanfretta (modifiche, 1885), Giorgio Carrara (restauro e ripristino delle caratteristiche originali, 2026)<ref>Il materiale fonico di Zanfretta è stato tolto e archiviato negli spazi della parrocchia.</ref> * '''Registri:''' 19 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Consolle:''' a finestra * '''Tastiere:''' 1 di 54 note (''Do¹''-''Fa⁵'', divisione Bassi/Soprani ''Do³''-''Do#³'') * '''Pedaliera:''' scavezza a leggio di 21 note (''Do¹''-''Do³'') * '''Accessori:''' Usignolo, Distacco Tasto-Pedale * '''Collocazione:''' sulla cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna unica'''<ref>a destra della tastiera</ref> ---- |- |Principale ||8' Bassi |- |Principale ||Soprani |- |Ottava |- |Decima-Quinta |- |Decima-Nona |- |Vigesima-Seconda |- |Vigesima-Sesta |- |Vigesima-Nona |- |Trigesima-Terza e Sesta |- |Tromboncini ||Bassi |- |Tromboncini ||Soprani |- |Fluta Reale |- |Voce Umana |- |Flauto VIII ||Bassi |- |Flauto VIII ||Soprani |- |Cornetto Primo |- |Cornetto Secondo |- |} | style="vertical-align:top"| {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale'''<ref>a sinistra della tastiera</ref> ---- |- |Contrabassi e Ottave |- |Tromboni |- |Distacco Tasto-Pedale |- |} |} == Note == <references/> == Altri progetti == {{interprogetto|w=Chiesa dei Santi Filippo e Giacomo (Verona)|preposizione=sulla|etichetta=Chiesa dei Santi Filippo e Giacomo a Verona}} {{Avanzamento|90%|24 maggio 2026}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] f2hh5yli0ib04fbeodp5lza3yx4oewg 498445 498444 2026-05-24T22:20:53Z VoceUmana7 51633 498445 wikitext text/x-wiki {{disposizioni foniche di organi a canne}} [[File:Verona Santi Filippo e Giacomo organo.jpg|400px|centro]] * '''Costruttore:''' Giovanni Battista Sona * '''Anno:''' 1796/97 * '''Restauri/modifiche:''' Gaetano Zanfretta (modifiche, 1885), Giorgio Carrara (restauro e ripristino delle caratteristiche originali, 2026)<ref>Il materiale fonico di Zanfretta è stato tolto e archiviato negli spazi della parrocchia.</ref> * '''Registri:''' 19 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Consolle:''' a finestra * '''Tastiere:''' 1 di 54 note (''Do¹''-''Fa⁵'', divisione Bassi/Soprani ''Do³''-''Do#³'') * '''Pedaliera:''' scavezza a leggio di 21 note (''Do¹''-''Do³'') * '''Accessori:''' Usignolo, Distacco Tasto-Pedale * '''Collocazione:''' sulla cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna unica'''<ref>a destra della tastiera</ref> ---- |- |Principale ||8' Bassi |- |Principale ||Soprani |- |Ottava |- |Decima-Quinta |- |Decima-Nona |- |Vigesima-Seconda |- |Vigesima-Sesta |- |Vigesima-Nona |- |Trigesima-Terza e Sesta |- |Tromboncini ||Bassi |- |Tromboncini ||Soprani |- |Fluta Reale |- |Voce Umana |- |Flauto VIII ||Bassi |- |Flauto VIII ||Soprani |- |Cornetto Primo |- |Cornetto Secondo |- |} | style="vertical-align:top"| {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale'''<ref>a sinistra della tastiera</ref> ---- |- |Contrabassi e Ottave |- |Tromboni |- |Distacco Tasto-Pedale |- |} |} == Note == <references/> == Altri progetti == {{interprogetto|w=Chiesa dei Santi Filippo e Giacomo (Verona)|preposizione=sulla|etichetta=Chiesa dei Santi Filippo e Giacomo a Verona}} {{Avanzamento|90%|24 maggio 2026}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] 6sfxq5hu95ld99fxc5bxrs82pw95n39 0 60476 498446 2026-05-24T22:46:27Z VoceUmana7 51633 Nuova pagina: {{Disposizioni foniche di organi a canne}} Disposizioni foniche del comune di [[w:Alzate Brianza|Alzate Brianza]] raggruppate per edificio. == Capoluogo == * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Alzate Brianza/Alzate Brianza - Chiesa dei Santi Pietro e Paolo|Chiesa dei Santi Pietro e Paolo]] [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] 498446 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} Disposizioni foniche del comune di [[w:Alzate Brianza|Alzate Brianza]] raggruppate per edificio. == Capoluogo == * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Alzate Brianza/Alzate Brianza - Chiesa dei Santi Pietro e Paolo|Chiesa dei Santi Pietro e Paolo]] [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] 4y1ll440ntur8kdvnoa93m3oml5gh7u 0 60477 498447 2026-05-24T22:57:26Z VoceUmana7 51633 Nuova pagina: {{Disposizioni foniche di organi a canne}} * '''Costruttore:''' ? * '''Anno:''' ? * '''Restauri/modifiche:''' ? * '''Registri:''' 20 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Consolle:''' a finestra * '''Tastiere:''' 2 di 56 note ciascuna (''Do¹''-''Sol⁵'') * '''Pedaliera:''' dritta di 24 note (''Do¹''-''Si²'') * '''Accessori:''' Unione tastiere, Unione tasto-pedale * '''Collocazione:''' in corpo unico sulla cantoria in... 498447 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} * '''Costruttore:''' ? * '''Anno:''' ? * '''Restauri/modifiche:''' ? * '''Registri:''' 20 * '''Canne:''' ? * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Consolle:''' a finestra * '''Tastiere:''' 2 di 56 note ciascuna (''Do¹''-''Sol⁵'') * '''Pedaliera:''' dritta di 24 note (''Do¹''-''Si²'') * '''Accessori:''' Unione tastiere, Unione tasto-pedale * '''Collocazione:''' in corpo unico sulla cantoria in controfacciata {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''I Manuale''' ---- |- |Principale || 8' |- |Ottava || 4' |- |Decimaquinta || 2' |- |Decimanona ||1.1/3' |- |Ripieno || 3 file |- |Voce Umana ||8' |- |Tromba ||8' |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''II Manuale''' ---- |- |Flutta || 8' |- |Flauto in VIII|| 4' |- |Nazardo || 2.2/3' |- |Cornetto || 2 file |- |Tremolo |- |} | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Pedale''' ---- |- |Contrabbassi e rinforzi || 16' + 8' |- |} |} == Altri progetti == {{interprogetto|w=Chiesa dei Santi Pietro e Paolo (Alzate Brianza)|preposizione=sulla|etichetta=Chiesa dei Santi Pietro e Paolo ad Alzate Brianza}} {{Avanzamento|90%|25 maggio 2026}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] f0o2km2gctr4zaftokjm5dxmmf023a5 0 60478 498455 2026-05-25T10:20:41Z VoceUmana7 51633 Nuova pagina: {{Disposizioni foniche di organi a canne}} Disposizioni foniche del comune di [[w:Valmorea|Valmorea]] raggruppate per edificio. == Capoluogo == == Frazioni == * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Valmorea/Casanova Lanza - Chiesa di San Biagio|Casanova Lanza - Chiesa di San Biagio]] [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] 498455 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} Disposizioni foniche del comune di [[w:Valmorea|Valmorea]] raggruppate per edificio. == Capoluogo == == Frazioni == * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Valmorea/Casanova Lanza - Chiesa di San Biagio|Casanova Lanza - Chiesa di San Biagio]] [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] od9t8xpaon8wavp2vw7wnoy7er3rdt9 498456 498455 2026-05-25T10:20:54Z VoceUmana7 51633 498456 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} Disposizioni foniche del comune di [[w:Valmorea|Valmorea]] raggruppate per edificio. == Capoluogo == == Frazioni == * [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Valmorea/Casanova Lanza - Chiesa di San Biagio|Casanova Lanza - Chiesa di San Biagio]] [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] qkio7z20gtbha42gux94sdmjnr4wa3p 0 60479 498459 2026-05-25T10:40:53Z VoceUmana7 51633 Nuova pagina: {{Disposizioni foniche di organi a canne}} * '''Costruttore:''' scuola varesina * '''Anno:''' sec. XIX<ref>Originariamente costruito per la chiesa di Santa Teresa a Como, ricollocato a Casanova Lanza nel XIX secolo. L'origine dello strumento è sconosciuta, le notazioni presenti sulle canne sono un indizio dell'origine settecentesca, possibilmente attribuibile a Biroldi.</ref> * '''Restauri/modifiche:''' modificato nel XIX secolo, restaurato nel 2000 * '''Registri:''' 16 * ''... 498459 wikitext text/x-wiki {{Disposizioni foniche di organi a canne}} * '''Costruttore:''' scuola varesina * '''Anno:''' sec. XIX<ref>Originariamente costruito per la chiesa di Santa Teresa a Como, ricollocato a Casanova Lanza nel XIX secolo. L'origine dello strumento è sconosciuta, le notazioni presenti sulle canne sono un indizio dell'origine settecentesca, possibilmente attribuibile a Biroldi.</ref> * '''Restauri/modifiche:''' modificato nel XIX secolo, restaurato nel 2000 * '''Registri:''' 16 * '''Canne:''' 649 * '''Trasmissione:''' meccanica * '''Consolle:''' a finestra * '''Tastiere:''' di 54 note (''Do¹''-''Fa⁵'') * '''Pedaliera:''' dritta di 24 note (''Do¹''-''Si²'') * '''Accessori:''' pedaletti per Ripieno, Violoncello & Tromba, Mezzoforte * '''Collocazione:''' in cantoria sul lato destro del presbiterio {| border="0" cellspacing="0" cellpadding="20" style="border-collapse:collapse;" | style="vertical-align:top" | {| border="0" | colspan=2 | '''Colonna unica''' ---- |- |Principale ||8' Bassi |- |Principale ||8' Soprani |- |Ottava || Bassi |- |Ottava || Soprani |- |Quintadecima |- |Decimanona |- |Vigesimaseconda |- |Vigesimasesta |- |Vigesimanona |- |Flutta || Soprani |- |Cornetto || Soprani |- |Flauto in VIII |- Voce Umana || Soprani |- |Violoncello || Bassi |- |Tromba || Soprani |- |Contrabassi ||al pedale |- |} |} == Note == <references/> {{Avanzamento|100%|24 maggio 2026}} [[Categoria:Disposizioni foniche di organi a canne]] qpqqs0bz8bzw0h6ee3d0ozit5l5eosf 0 60480 498462 2026-05-25T10:46:38Z VoceUmana7 51633 VoceUmana7 ha spostato la pagina [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Solbiate]] a [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Solbiate con Cagno]]: Sposto nel corretto [[Aiuto:Namespaces|namespace]] 498462 wikitext text/x-wiki #RINVIA [[Disposizioni foniche di organi a canne/Italia/Lombardia/Provincia di Como/Solbiate con Cagno]] g2azr8raj9gilmjijmlrhbaanp3xsep