3.1
I composti contenenti atomi di carbonio e idrogeno sono chiamati idrocarburi. L'idrocarburo più semplice, il metano, ha un atomo di carbonio tetravalente legato a quattro atomi di idrogeno.
Se uno degli atomi di idrogeno del metano viene sostituito con un atomo di carbonio legato a tre atomi di idrogeno, si forma l'idrocarburo successivo, l'etano.
Il metano e l'etano appartengono alla famiglia degli idrocarburi chiamati alcani. Poiché gli alcani contengono solo singoli legami covalenti, sono idrocarburi saturi.
In qualsiasi alcano, ad esempio l'etano, gli atomi di carbonio sono ibridizzati sp3, rendendoli atomi di carbonio tetraedrici. Questi orbitali ibridi occupati singolarmente si sovrappongono agli orbitali ibridi sp3 dell'atomo di carbonio vicino per formare un legame sigma carbonio-carbonio.
Gli altri orbitali ibridi del carbonio formano legami sigma con gli orbitali1 s di ciascuno degli atomi di idrogeno. Gli atomi legati hanno un angolo di 109,5° l'uno rispetto all'altro.
Esamina le strutture di tre semplici alcani: metano, etano e propano. Il metano, CH4, ha un atomo di carbonio e quattro atomi di idrogeno; l'etano, C2H6, ha due atomi di carbonio e sei atomi di idrogeno; e il propano, C3H8, ha tre atomi di carbonio e otto atomi di idrogeno.
Si noti che ogni formula successiva ha un carbonio e due idrogeni, vale a dire un gruppo CH2 in più rispetto alla formula precedente.
In generale, per ogni n numero di atomi di carbonio, ci saranno 2atomi di idrogeno n+2. Pertanto, gli alcani hanno la caratteristica formula molecolare: CnH2n+2.
Una formula strutturale condensata semplifica la struttura di Lewis degli alcani omettendo i legami agli idrogeni o anche i legami carbonio-carbonio.
Gli idrocarburi possono anche essere rappresentati utilizzando strutture ad angolo di linea o scheletriche. Le linee denotano legami carbonio-carbonio, con ogni vertice e punto finale che implica un atomo di carbonio. Si presume che gli idrogeni, anche se non esplicitamente dimostrati, siano legati ai carboni, soddisfacendo la loro valenza.
La formazione di legami carbonio-carbonio che portano alla creazione della catena di carbonio è la base della chimica organica. August Kekulé e Archib…
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