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Chimica organica: idrocarburi e gruppi funzionali

La chimica organica studia i composti del carbonio, l'elemento la cui peculiare capacità di formare quattro legami covalenti stabili — anche con se stesso, in catene, anelli e legami multipli — genera l'enorme varietà delle molecole della vita e dei materiali di sintesi. In questo appunto si parte dall'ibridazione dell'atomo di carbonio per arrivare alla classificazione degli idrocarburi (saturi, insaturi e aromatici), all'isomeria (di struttura, geometrica e ottica) e ai principali gruppi funzionali con la loro nomenclatura e reattività. L'obiettivo è collegare in modo sistematico struttura, nomenclatura e comportamento chimico, una competenza centrale del programma di Scienze naturali del triennio e ricorrente nella seconda prova e nel colloquio dell'Esame di Stato.

5sezionica. 20min di lettura3competenzeLivelloBase 1 · Standard 3 · Approfondimento 1Verificato · 06/2026

T·0111 / 13

Profilo d’esame

Collegare struttura e reattività dei composti organici, applicando le conoscenze a contesti realiStabilire relazioni logiche tra gruppi funzionali, proprietà fisiche e comportamento chimicoUtilizzare il linguaggio specifico e le rappresentazioni formali (formule di struttura, condensate e scheletriche) della chimica organica

Operatori:spiegadescriviclassificaconfrontaillustragiustificadeterminaanalizza

livello base

In tutti gli indirizzi liceali sono richiesti il riconoscimento dell'ibridazione del carbonio, la classificazione degli idrocarburi, i principali gruppi funzionali e le basi della nomenclatura IUPAC.

livello avanzato

Negli indirizzi a maggiore monte ore di scienze (in particolare il Liceo Scientifico — opzione Scienze Applicate) si approfondiscono i meccanismi di reazione (addizione elettrofila, sostituzione, regola di Markovnikov), l'aromaticità e la stereochimica (chiralità ed enantiomeria).

Profondità

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Inhalt · 5 sezioni

Chimica organica: idrocarburi e gruppi funzionali

L'atomo di carbonio e l'ibridazione#

BasisOSA-scienze-naturali-chimica-organica — peculiarità dell'atomo di carbonio; ibridazione sp3, sp2, sp

Le tre ibridazioni del carbonio

La chimica organica nasce dalla straordinaria versatilità dell'atomo di carbonio: con configurazione elettronica esterna 2s² 2p² esso dispone di quattro elettroni di valenza e tende a completare l'ottetto formando quattro legami covalenti. La sua posizione intermedia nella tavola periodica fa sì che non ceda né acquisti facilmente elettroni, ma li condivida; inoltre il carbonio si lega stabilmente a se stesso (catenazione), dando origine a catene lineari, ramificate e cicliche di lunghezza praticamente illimitata.

Per giustificare la formazione di quattro legami equivalenti si ricorre al concetto di ibridazione, introdotto nell'ambito della teoria del legame di valenza di Pauling: gli orbitali atomici 2s e 2p si combinano (si «mescolano») dando orbitali ibridi isoenergetici, orientati nello spazio in modo da minimizzare le repulsioni. Nell'ibridazione sp³ un orbitale s e tre orbitali p generano quattro orbitali ibridi diretti verso i vertici di un tetraedro, con angoli di legame di circa 109.5°: è il caso del metano e di tutti gli atomi di carbonio degli alcani, che formano solo legami semplici (legami σ).

Nell'ibridazione sp² un orbitale s si combina con due orbitali p, dando tre orbitali ibridi complanari a 120° (geometria trigonale planare); l'orbitale p non ibridato, perpendicolare al piano, si sovrappone lateralmente a quello di un atomo vicino formando un legame π. Si genera così un doppio legame (un legame σ più un legame π), tipico degli alcheni e del carbonio carbonilico. Nell'ibridazione sp un orbitale s si combina con un solo orbitale p, dando due orbitali ibridi a 180° (geometria lineare); i due orbitali p residui formano due legami π, cioè un triplo legame, come negli alchini.

Esiste una precisa correlazione tra ibridazione, geometria e proprietà del legame: passando da sp³ a sp² a sp aumenta il carattere s degli orbitali ibridi, gli elettroni di legame si trovano mediamente più vicini al nucleo, il legame si accorcia e si rafforza. Per i legami carbonio-carbonio la lunghezza diminuisce dal legame semplice (circa 154 pm) al doppio (circa 134 pm) al triplo (circa 120 pm), mentre l'energia di legame cresce nello stesso ordine. Mentre i legami σ permettono la libera rotazione attorno all'asse, i legami π la impediscono: da qui deriva l'esistenza dell'isomeria geometrica (Fig. 2).

2s^2\,2p^2 \;\xrightarrow{\text{ibridazione}}\; (2sp^3)^4

sp3

Nel carbonio sp³ un orbitale 2s e tre orbitali 2p si combinano in quattro orbitali ibridi equivalenti, orientati a circa 109.5° verso i vertici di un tetraedro (quattro legami σ).

\ell_{\text{C-C}} \approx 154\,\text{pm} \;>\; \ell_{\text{C=C}} \approx 134\,\text{pm} \;>\; \ell_{\text{C}\equiv\text{C}} \approx 120\,\text{pm}

lunghezze

All'aumentare del numero di legami tra due atomi di carbonio la lunghezza di legame diminuisce e l'energia di legame aumenta, perché cresce il carattere s degli orbitali ibridati.

Esempio svolto

Ibridazione, geometria e legami negli idrocarburi C2

Determina l'ibridazione di ciascun atomo di carbonio, la geometria attorno ad esso e il numero totale di legami σ e π in etano (CH₃–CH₃), etene (CH₂=CH₂) ed etino (CH≡CH).

Etano
Ogni carbonio forma quattro legami semplici (a un altro carbonio e a tre idrogeni): è sp³, geometria tetraedrica. La molecola ha 7 legami σ (1 C–C + 6 C–H) e 0 legami π.
Etene
Ogni carbonio forma un doppio legame con l'altro carbonio e due legami semplici con idrogeni: è sp², geometria trigonale planare. La molecola ha 5 legami σ (1 C–C + 4 C–H) e 1 legame π.
Etino
Ogni carbonio forma un triplo legame con l'altro carbonio e un legame semplice con un idrogeno: è sp, geometria lineare. La molecola ha 3 legami σ (1 C–C + 2 C–H) e 2 legami π.
Confronto
Aumentando la molteplicità del legame C–C la distanza interatomica diminuisce (154 → 134 → 120 pm) e il legame si rafforza.

Risultato: Etano: C sp³, tetraedrico, 7 σ e 0 π. Etene: C sp², trigonale planare, 5 σ e 1 π. Etino: C sp, lineare, 3 σ e 2 π.

Errori frequenti

Confondere il numero di legami π: un doppio legame ha UN legame π (oltre al σ), un triplo legame ne ha DUE; non «due» e «tre» rispettivamente.
Affermare che un atomo di carbonio sp è sp³ perché «forma quattro legami»: conta la geometria e il numero di atomi legati, non solo il totale dei legami (un carbonio sp lega due atomi con un legame σ ciascuno più due legami π).

Ripasso attivo

Per ciascuno dei seguenti composti, indica l'ibridazione di ogni atomo di carbonio, la geometria e il numero di legami σ e π presenti nella molecola: etano (CH₃–CH₃), etene (CH₂=CH₂) ed etino (CH≡CH).

Richiamo attivo

Ricorda i punti chiave — poi rivela.

Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))

Gli idrocarburi: saturi, insaturi e aromatici#

StandardOSA-scienze-naturali-chimica-organica — classificazione degli idrocarburi: alcani, alcheni, alchini, idrocarburi aliciclici e aromatici (aromaticità)

Reattività a confronto: saturi, insaturi e aromatici

Gli idrocarburi sono i composti più semplici della chimica organica, formati esclusivamente da carbonio e idrogeno, e costituiscono lo «scheletro» a cui si legano i gruppi funzionali. Si distinguono in idrocarburi alifatici (a catena aperta o anello non aromatico) e aromatici. Gli alifatici si suddividono a loro volta in saturi (solo legami semplici) e insaturi (con almeno un doppio o triplo legame).

Gli alcani sono idrocarburi saturi di formula generale CₙH₂ₙ₊₂; costituiscono una serie omologa in cui ogni termine differisce dal precedente per un gruppo –CH₂–. Tutti i carboni sono sp³ e le molecole sono apolari: di conseguenza gli alcani sono poco reattivi (un tempo detti «paraffine», cioè «poco affini»), insolubili in acqua e con punti di ebollizione crescenti all'aumentare della massa molecolare. La loro reazione caratteristica è la sostituzione radicalica (per esempio l'alogenazione alla luce) e la combustione. I cicloalcani (CₙH₂ₙ) sono i loro analoghi ciclici.

Gli alcheni (CₙH₂ₙ) contengono almeno un doppio legame C=C, mentre gli alchini (CₙH₂ₙ₋₂) contengono almeno un triplo legame C≡C. Il legame π è una regione di alta densità elettronica facilmente attaccabile da reagenti elettrofili: la reazione caratteristica degli idrocarburi insaturi è quindi l'addizione elettrofila (di idrogeno, alogeni, acidi alogenidrici o acqua), in cui il doppio o triplo legame si apre per accogliere i due frammenti del reagente. Questa maggiore reattività distingue nettamente gli insaturi dai saturi (Fig. 1).

Il benzene (C₆H₆) è il capostipite degli idrocarburi aromatici. La struttura proposta da Kekulé prevedeva un anello esagonale con tre doppi legami alternati, ma le evidenze sperimentali (tutti i legami C–C uguali, lunghezza intermedia tra semplice e doppio, particolare stabilità) si spiegano con la risonanza: i sei elettroni π sono delocalizzati su tutto l'anello, formando una nube elettronica continua sopra e sotto il piano. Questa delocalizzazione conferisce l'aromaticità, una stabilità eccezionale per cui il benzene, pur essendo insaturo, NON dà reazioni di addizione (che distruggerebbero l'aromaticità) ma reazioni di sostituzione elettrofila aromatica (Fig. 3).

\text{alcani: } C_nH_{2n+2}\qquad \text{alcheni/cicloalcani: } C_nH_{2n}\qquad \text{alchini: } C_nH_{2n-2}

serie

Formule generali delle principali serie omologhe degli idrocarburi alifatici. Ogni doppio legame o anello sottrae due atomi di idrogeno rispetto all'alcano corrispondente.

\text{GdI} = \frac{2n + 2 - H}{2}

insaturazione

Il grado di insaturazione (GdI) per un idrocarburo CₙHₕ conta il numero complessivo di anelli e legami π. Per C₅H₁₀: GdI = (2·5 + 2 − 10)/2 = 1, cioè un doppio legame oppure un anello.

Esempio svolto

Identificare la classe a partire dalla formula molecolare

Un idrocarburo a catena aperta ha formula C₅H₁₀. Stabilisci la classe a cui appartiene, calcola il grado di insaturazione e scrivi un possibile isomero, indicandone la classe e il nome IUPAC.

Confronto con le serie
Un alcano C₅ avrebbe formula C₅H₁₂; il composto ha due idrogeni in meno, quindi non è saturo.
Grado di insaturazione
GdI = (2·5 + 2 − 10)/2 = 2/2 = 1: c'è un anello oppure un doppio legame.
Catena aperta
Poiché il testo specifica «a catena aperta», l'unità di insaturazione è un doppio legame: si tratta di un alchene (gli alchini C₅ sarebbero C₅H₈).
Un isomero
Per esempio CH₂=CH–CH₂–CH₂–CH₃, cioè il pent-1-ene; un altro isomero di posizione è il pent-2-ene (CH₃–CH=CH–CH₂–CH₃).

Risultato: C₅H₁₀ a catena aperta è un alchene (GdI = 1); un esempio è il pent-1-ene, CH₂=CH–CH₂–CH₂–CH₃.

Errori frequenti

Attribuire al benzene tre doppi legami localizzati e fissi (struttura di Kekulé «statica»): i legami sono in realtà tutti equivalenti per effetto della risonanza.
Usare la formula generale degli alcani (CₙH₂ₙ₊₂) per un composto ciclico o insaturo: ogni anello e ogni doppio legame riducono di 2 il numero di idrogeni.

Ripasso attivo

Un idrocarburo a catena aperta ha formula molecolare C₅H₁₀. Stabilisci se può essere un alcano, un alchene o un alchino, determina il suo grado di insaturazione e scrivi un possibile isomero scheletrico indicandone la classe.

Richiamo attivo

Ricorda i punti chiave — poi rivela.

Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))

L'isomeria: di struttura, geometrica e ottica#

VertiefungOSA-scienze-naturali-chimica-organica — isomeria di struttura, di posizione, geometrica (cis/trans) e ottica (chiralità, enantiomeri)

Gli isomeri sono composti con la stessa formula molecolare ma diversa disposizione degli atomi, e quindi proprietà differenti: l'isomeria è una conseguenza diretta della catenazione e della direzionalità dei legami del carbonio. Si distinguono due grandi famiglie: l'isomeria costituzionale (o di struttura), in cui cambia l'ordine con cui gli atomi sono connessi, e la stereoisomeria, in cui la connettività è identica ma cambia la disposizione spaziale degli atomi.

L'isomeria di struttura si articola in tre tipi principali. Nell'isomeria di catena cambia lo scheletro carbonioso (per esempio butano lineare e isobutano ramificato, entrambi C₄H₁₀). Nell'isomeria di posizione cambia la posizione di un legame multiplo o di un gruppo funzionale lungo la catena (per esempio but-1-ene e but-2-ene). Nell'isomeria di gruppo funzionale la stessa formula corrisponde a gruppi funzionali diversi (per esempio C₂H₆O può essere l'etanolo, un alcol, oppure il dimetiletere, un etere).

La stereoisomeria comprende l'isomeria geometrica (cis-trans), tipica dei composti con un doppio legame o un anello: poiché il legame π impedisce la rotazione, due gruppi possono trovarsi dallo stesso lato (cis) o da lati opposti (trans) del doppio legame. Perché esista isomeria cis-trans ciascun carbonio del doppio legame deve portare due sostituenti diversi. Gli isomeri cis e trans sono composti distinti, con punti di fusione, ebollizione e momenti di dipolo differenti (Fig. 2).

L'isomeria ottica riguarda le molecole chirali, cioè non sovrapponibili alla propria immagine speculare, proprio come la mano destra e la sinistra. La condizione più comune è la presenza di un atomo di carbonio asimmetrico (stereocentro), legato a quattro gruppi tutti diversi. Le due forme speculari non sovrapponibili sono dette enantiomeri: hanno proprietà fisiche e chimiche identiche tra loro tranne due — deviano il piano della luce polarizzata in versi opposti (attività ottica) e reagiscono in modo diverso con altre molecole chirali. Per questo la chiralità è cruciale in biochimica e in farmacologia (Fig. 3).

Isomeria geometrica ed ottica

2^n

stereoisomeri

Numero massimo di stereoisomeri dovuti alla chiralità per una molecola con n stereocentri distinti; per n = 1 si hanno 2 enantiomeri.

Esempio svolto

Chiralità dell'acido lattico

Nella molecola dell'acido lattico, CH₃–CHOH–COOH, individua l'eventuale carbonio asimmetrico e stabilisci quante forme enantiomere sono possibili.

Esame degli atomi di carbonio
Il carbonio del CH₃ porta tre idrogeni uguali; il carbonio del COOH è impegnato nel gruppo carbossilico. Resta da esaminare il carbonio centrale (–CHOH–).
Verifica dei quattro sostituenti
Il carbonio centrale è legato a quattro gruppi diversi: –H, –OH, –CH₃ e –COOH. È quindi un carbonio asimmetrico (stereocentro).
Conteggio degli stereoisomeri
Con un solo stereocentro il numero di stereoisomeri è 2¹ = 2.
Conclusione
Le due forme sono immagini speculari non sovrapponibili: gli enantiomeri dell'acido lattico (indicati come D e L, o (R) e (S)).

Risultato: Il carbonio centrale è asimmetrico: l'acido lattico è chirale ed esiste in 2 enantiomeri.

Errori frequenti

Affermare che esiste sempre isomeria cis-trans in presenza di un doppio legame: serve che entrambi i carboni del doppio legame portino due sostituenti diversi (per esempio il 1,1-dicloroetene non ha isomeri cis-trans).
Confondere enantiomeri e isomeri di struttura: gli enantiomeri hanno la stessa connettività e quasi tutte le proprietà identiche, differendo solo nella disposizione spaziale e nel verso di rotazione della luce polarizzata.

Ripasso attivo

Considera la molecola dell'acido lattico, CH₃–CHOH–COOH. Individua l'eventuale carbonio asimmetrico, motiva la risposta e indica quante forme stereoisomere (enantiomeri) sono possibili.

Richiamo attivo

Ricorda i punti chiave — poi rivela.

Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))

I gruppi funzionali e la reattività#

StandardOSA-scienze-naturali-chimica-organica — gruppi funzionali: alogenoderivati, alcoli, fenoli, eteri, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici, esteri, ammine, ammidi

Tabella dei principali gruppi funzionali

Un gruppo funzionale è un atomo o raggruppamento di atomi che conferisce alla molecola proprietà fisiche e chimiche caratteristiche, indipendentemente in larga misura dalla lunghezza della catena carboniosa. È il gruppo funzionale, e non lo scheletro idrocarburico, a determinare la reattività: per questo i composti organici si classificano in famiglie (alcoli, aldeidi, acidi carbossilici, ecc.), ognuna con un comportamento prevedibile. Riconoscere il gruppo funzionale significa quindi prevedere la chimica della molecola (Fig. 1).

Le famiglie ossigenate sono centrali nel programma. Gli alcoli (R–OH) hanno il gruppo ossidrile legato a un carbonio sp³ e, grazie ai legami a idrogeno, hanno punti di ebollizione elevati e buona solubilità in acqua per le catene corte; i fenoli hanno l'–OH legato direttamente all'anello aromatico e sono debolmente acidi. Gli eteri (R–O–R') hanno l'ossigeno tra due carboni e sono poco reattivi. Le aldeidi (R–CHO) e i chetoni (R–CO–R') contengono il gruppo carbonile C=O: le aldeidi, avendolo all'estremità della catena, si ossidano facilmente ad acidi, i chetoni no.

Gli acidi carbossilici (R–COOH) contengono il gruppo carbossile, che riunisce un carbonile e un ossidrile: la risonanza dell'anione carbossilato stabilizza la base coniugata e rende questi composti acidi deboli ma più forti di alcoli e fenoli. Per reazione tra un acido carbossilico e un alcol si formano gli esteri (R–COO–R'), responsabili di molti aromi, in una reazione di esterificazione (di equilibrio, catalizzata da acidi) che libera acqua. La reazione inversa, l'idrolisi, scinde l'estere.

Le famiglie azotate completano il quadro. Le ammine (R–NH₂, R₂NH, R₃N) derivano formalmente dall'ammoniaca per sostituzione di idrogeni con gruppi organici e si comportano da basi deboli (l'azoto possiede un doppietto elettronico libero). Le ammidi (R–CO–NH₂) hanno l'azoto legato al carbonile e, a differenza delle ammine, non sono basiche per la delocalizzazione del doppietto sul carbonile: il legame ammidico (peptidico) è quello che unisce gli amminoacidi nelle proteine, ponte naturale verso la biochimica.

R\text{-COOH} + R'\text{-OH} \;\rightleftharpoons\; R\text{-COO-}R' + H_2O

esterificazione

L'esterificazione di Fischer è una reazione di equilibrio, catalizzata da acidi, tra un acido carbossilico e un alcol; produce un estere e acqua. La reazione inversa è l'idrolisi dell'estere.

R\text{-COOH} \;\rightleftharpoons\; R\text{-COO}^- + H^+

acidita

Gli acidi carbossilici cedono il protone del gruppo –OH; l'anione carbossilato è stabilizzato per risonanza, il che li rende più acidi di alcoli e fenoli.

Esempio svolto

Classificare le famiglie e prevedere acidità e basicità

Per i composti CH₃CH₂OH, CH₃CHO, CH₃COOH, CH₃COOCH₃ e CH₃NH₂, individua il gruppo funzionale, assegna la famiglia e indica quale è acido e quale è basico in acqua, motivando.

CH₃CH₂OH
Gruppo –OH su carbonio sp³: è un alcol (etanolo); neutro, debolmente acido solo in misura trascurabile.
CH₃CHO
Gruppo –CHO terminale: è un'aldeide (etanale); si ossida facilmente ad acido acetico, ma non è di per sé acido né basico.
CH₃COOH
Gruppo –COOH: è un acido carbossilico (acido acetico); è ACIDO, perché cede H⁺ formando l'anione acetato stabilizzato per risonanza.
CH₃COOCH₃
Gruppo –COO–: è un estere (acetato di metile); sostanzialmente neutro.
CH₃NH₂
Gruppo –NH₂: è un'ammina (metilammina); è BASICA, perché l'azoto lega un H⁺ tramite il suo doppietto libero.

Risultato: Acido: CH₃COOH (acido carbossilico). Basica: CH₃NH₂ (ammina). Gli altri tre (alcol, aldeide, estere) sono praticamente neutri.

Errori frequenti

Confondere aldeidi e chetoni: l'aldeide ha il carbonile a un'estremità della catena (–CHO), il chetone lo ha all'interno (–CO–); solo l'aldeide si ossida facilmente ad acido carbossilico.
Considerare le ammidi basiche come le ammine: nelle ammidi il doppietto dell'azoto è delocalizzato sul carbonile e non è disponibile per legare un protone.

Ripasso attivo

Sono dati i composti: CH₃CH₂OH, CH₃CHO, CH₃COOH, CH₃COOCH₃ e CH₃NH₂. Per ciascuno individua il gruppo funzionale, assegna la famiglia e prevedi, motivando, quale tra essi è acido e quale è basico in acqua.

Richiamo attivo

Ricorda i punti chiave — poi rivela.

Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))

Nomenclatura IUPAC e principali reazioni organiche#

StandardOSA-scienze-naturali-chimica-organica — nomenclatura IUPAC; reazioni di addizione, sostituzione, eliminazione, ossidoriduzione, esterificazione

I principali tipi di reazione organica

La nomenclatura IUPAC fornisce un linguaggio univoco per nominare ogni composto organico a partire dalla sua struttura. Il nome si costruisce individuando la catena carboniosa più lunga (catena principale), che dà il prefisso secondo il numero di atomi (met-, et-, prop-, but-, pent-, es-, ept-, ott-…), e aggiungendo il suffisso che indica la classe: -ano per gli alcani, -ene per gli alcheni, -ino per gli alchini, -olo per gli alcoli, -ale per le aldeidi, -one per i chetoni, -oico (acido …) per gli acidi carbossilici.

La catena va numerata in modo da assegnare i numeri (loci) più bassi ai legami multipli e ai gruppi funzionali, che hanno priorità sui sostituenti. I sostituenti laterali (radicali alchilici come metile, etile; alogeni come cloro, bromo) si indicano con un prefisso preceduto dal numero del carbonio a cui sono legati, elencati in ordine alfabetico; prefissi moltiplicativi (di-, tri-, tetra-) indicano sostituenti uguali ripetuti. Così, ad esempio, CH₃–CH(CH₃)–CH₂–CH₃ è il 2-metilbutano.

Le reazioni organiche si raggruppano in pochi tipi fondamentali. Nell'addizione due frammenti di un reagente si legano agli atomi di un doppio o triplo legame, che si apre (tipica degli insaturi); nella sostituzione un atomo o gruppo viene rimpiazzato da un altro (tipica degli alcani e degli aromatici); nell'eliminazione si rimuovono due gruppi da atomi adiacenti formando un legame multiplo (è l'inverso dell'addizione, per esempio la disidratazione di un alcol ad alchene).

Completano il quadro le reazioni di ossidoriduzione, in cui cambia il numero di legami del carbonio con l'ossigeno o l'idrogeno (per esempio un alcol primario si ossida ad aldeide e poi ad acido carbossilico), e le reazioni di condensazione come l'esterificazione, in cui due molecole si uniscono con eliminazione di una piccola molecola (acqua). Per le addizioni elettrofile asimmetriche vale la regola di Markovnikov: nell'addizione di un acido alogenidrico o di acqua a un alchene, l'idrogeno si lega al carbonio del doppio legame che già porta più idrogeni («chi più ha, più riceve»).

CH_2{=}CH{-}CH_3 + HCl \;\rightarrow\; CH_3{-}CHCl{-}CH_3

Markovnikov

Nell'addizione di HCl al propene l'idrogeno si lega al carbonio terminale (più ricco di H) e il cloro al carbonio centrale: si ottiene prevalentemente il 2-cloropropano.

R{-}CH_2OH \;\xrightarrow{[O]}\; R{-}CHO \;\xrightarrow{[O]}\; R{-}COOH

ossidazione

L'ossidazione di un alcol primario procede ad aldeide e poi ad acido carbossilico; un alcol secondario si ossida invece a chetone, che non procede oltre.

Esempio svolto

Addizione di HCl al propene (regola di Markovnikov)

Scrivi il prodotto principale dell'addizione di HCl al propene (CH₂=CH–CH₃), giustifica la scelta con la regola di Markovnikov e dai il nome IUPAC al prodotto.

Individuare i carboni del doppio legame
Il propene ha il doppio legame tra C1 (=CH₂, terminale, con due H) e C2 (=CH–, con un solo H).
Applicare la regola di Markovnikov
L'idrogeno dell'HCl si addiziona al carbonio già più ricco di idrogeni (C1), il cloro al carbonio meno idrogenato (C2).
Scrivere il prodotto
Si ottiene CH₃–CHCl–CH₃, con il cloro sul carbonio centrale.
Nome IUPAC
Catena di tre carboni con un cloro sul C2: si tratta del 2-cloropropano.

Risultato: Il prodotto principale è il 2-cloropropano, CH₃–CHCl–CH₃, in accordo con la regola di Markovnikov.

Errori frequenti

Scegliere come catena principale una catena più corta o numerarla dal lato sbagliato: la catena principale è la più lunga che contiene il gruppo funzionale, e va numerata per dare i loci più bassi al gruppo funzionale.
Applicare la regola di Markovnikov al contrario: l'idrogeno dell'acido si lega al carbonio del doppio legame GIÀ più ricco di idrogeni, non a quello più sostituito.

Ripasso attivo

Scrivi il prodotto principale dell'addizione di acido cloridrico (HCl) al propene (CH₂=CH–CH₃), giustificando la scelta con la regola di Markovnikov, e attribuisci il nome IUPAC al prodotto.

Richiamo attivo

Ricorda i punti chiave — poi rivela.

Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM)) · Esame di Stato del secondo ciclo — quadri di riferimento e griglie di valutazione (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))

Riferimenti e fonti

Fonti

Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM)

Chimica organica: idrocarburi e gruppi funzionali

Punti chiave

Ibridazione, geometria e legami negli idrocarburi C2

Punti chiave

Identificare la classe a partire dalla formula molecolare

Punti chiave

Chiralità dell'acido lattico

Punti chiave

Classificare le famiglie e prevedere acidità e basicità

Punti chiave

Addizione di HCl al propene (regola di Markovnikov)

Fonti

Chimica organica: idrocarburi e gruppi funzionali

Punti chiave

Ibridazione, geometria e legami negli idrocarburi C2

Punti chiave

Identificare la classe a partire dalla formula molecolare

Punti chiave

Chiralità dell'acido lattico

Punti chiave

Classificare le famiglie e prevedere acidità e basicità

Punti chiave

Addizione di HCl al propene (regola di Markovnikov)

Fonti