Catene de atomi de carbon – clasificarea compuşilor organici
936 vizualizări · 37 voturi
Raportează o problemă
Descrie pe scurt problema sau sugestia ta. Vom primi automat și pagina de pe care scrii.
Mulțumim!
Mesajul tău a ajuns la noi. Vom analiza problema cât de curând.
Atomii de carbon au 4 valenţe pe care le pot folosi pentru a se combina cu alţi atomi de carbon, cu atomi de hidrogen, sau chiar şi cu atomi ai altor elemente.
Compuşii organici saturaţi sunt compuşii în care atomii de carbon îşi folosesc toate cele 4 valenţe pentru a forma 4 legături simple σ (sigma), deci pentru a se lega de alţi 4 atomi.
Compuşii organici nesaturaţi sunt compuşii în care atomii de carbon formează cel puţin o legătură π (pi) între doi atomi de carbon, aşadar compuşii nesaturaţi sunt cei care conţin legături duble sau triple. În aceşti compuşi, nu toţi atomii de carbon componenţi se leagă de numărul maxim de atomi, adică 4 – există şi atomi de carbon care se leagă fie de alţi 3 atomi (în cazul unei legături duble), fie de alţi 2 atomi (în cazul unei legături triple).
În funcţie de structura lor, catenele de carbon se clasifică în:
- catene saturate: conţin numai legături simple σ între atomii de carbon;
- catene nesaturate: conţin cel puţin o legătură π între 2 atomi de carbon, deci în catenă există cel puţin o legătură dublă;
În funcţie de cum se leagă atomii de carbon între ei, catenele de carbon pot fi:
- catene liniare: când atomii de carbon se leagă consecutiv, în linie. Catenele liniare pot fi saturate sau nesaturate;
- catene ramificate: când atomii de carbon se leagă şi de o parte şi de alta ai unei catene liniare. Catenele ramificate pot fi saturate sau nesaturate;
- catene ciclice: când atomii de carbon se leagă într-o structură geometrică închisă, de exemplu în forma unui hexagon, sau a unui pătrat. Catenele ciclice pot fi saturate sau nesaturate;
- catene aromatice: sunt formate din cicluri de 6 atomi de carbon numite nuclee aromatice sau nuclee benzenice care conţin atât legături σ cât şi electroni π delocalizaţi. Catenele aromatice pot fi mononucleare sau polinucleare.
În funcţie de numărul de legături prin care se leagă de alţi atomi de carbon (după numărul de covalenţe pe care un atom de carbon le stabileşte cu alţi atomi de carbon), atomii de carbon pot fi:
- Carbon nular (n): toate cele 4 covalenţe sunt realizate cu atomi ai altor elemente;
- Carbon primar (p): realizează o singură covalenţă cu un alt atom de carbon;
- Carbon secundar (s): realizează 2 covalenţe cu alţi atomi de carbon;
- Carbon terţiar (t): realizează 3 covalenţe cu alţi atomi de carbon;
- Carbon cuaternar (c): realizează toate cele patru covalenţe cu alţi atomi de carbon.
În funcţie de compoziţia lor, compuşii organici se clasifică în două mari categorii:
- Hidrocarburi: compuşi formaţi numai din atomi de carbon şi hidrogen. Hidrocarburile pot fi, la rândul lor: saturate, nesaturate, aromatice.
- Derivaţi ai hidrocarburilor sau compuşi organici cu funcţiuni: compuşi care conţin în structura lor şi atomi ai elementelor organogene (H, O, N, F, Cl, Br, I, S, P, şi atomi sau ioni metalici) sub formă de grupări funcţionale care imprimă hidrocarburilor proprietăţi specifice:
- compuşi halogenaţi: R – X (X = F, Cl, Br, I);
- alcooli: R – OH;
- eteri: R – O – R;
- compuşi carbonilici: aldehide sau cetone;
- amine: R – NH2;
- acizi sulfonici: R – SO3H;
- acizi carboxilici: R – COOH, etc.
Cu R se notează, de obicei, un radical hidrocarbură.
Am văzut lecțiile trecute că atomii de carbon formează catene de carbon, adică lanțuri de atom de carbon.
În aceste catene, atomii de carbon se pot lega între ei sau se pot lega de alte elemente organogene prin legături covalente simple, duble sau triple.
Despre aceste legături am discutat în detaliu chiar lecția trecută.
Să ne reamintim că o legătură covalentă simplă e formată dintr-o legătură sigma, o legătură covalentă dublă e formată dintr-o legătură sigma și o legătură pi,
iar o legătură covalentă triple e formată dintr-o legătură sigma și două legături pi.
Existența milioanelor de compuși organic e datorată tocmai acestei capacități a atomilor de carbon care se unind între ei în număr mare și în moduri diferite formând foarte multe tipuri de catene de carbon.
Atomii de carbon nu-și folosesc întotdeauna toate cele patru valențe ale lor pentru a se lega între ei și a forma catene.
Valențele care nu participă la formarea unui catene sunt folosite pentru a se combina cu hidrogenul, caz în care se formează hidrocarburile despre care ne amintim că sunt formate numai din atom de carbon și hidrogen.
Sau aceste valențe mai pot fi folosite pentru a se combina cu alte elemente organogene, caz în care se formează compușii organici cu funcțiuni.
Unii atomi de carbon nu-și folosesc toate cele patru valențe pentru a se combina cu alți patru atomi prin legătură cu valențe simple.
Deci formează compuși în care nu există legături duple sau triple.
Acești compuși sunt considerați ca fiind compuși saturați.
Atomii de carbon nu mai au valențe libere, le-au folosit pe toate pentru a se lega de alți patru atomi.
Pe de altă parte, compușii organici nesaturați sunt cei care conțin cel puțin o legătură pi între atomii de carbon.
Deci, toți compușii care au legături duble sau triple sunt considerați nesaturați.
În acești compuși, atomii de carbon nu se mai leagă de numărul maxim de atom, ei se leagă fie de alți trei atom, fie de alți doi atom.
Acum că știm ce presupun noțiunile de saturat și nesaturat, putem clasifica și catenele de carbon.
Așadar, în funcție de structura lor, catenele de carbon se clasifică în trei mari categorii.
În catene saturate, nesaturate și catene aromatice.
În catenele saturate, între atomii de carbon, sunt numai legături cu valențe simple, sigma.
Și, după cum am spus mai devreme, ele se găsesc în compușii organici saturați.
În catenele nesaturate, există cel puțin o legătură pi între doi atomi de carbon.
Deci, în catene există cel puțin o legătură dublă sau pot exista mai multe legături duble sau chiar legături triple.
Așadar, aceste catene se găsesc în compușii organici nesaturați.
Într-o catenă, atomii de carbon se pot lega între ei în mai multe feluri.
Când se legă consecutiv, în linie, se formează catene liniare.
Avem catene liniare saturate. Acest compus se forma dintr-o catenă liniare saturată.
Aceasta este formula de proiecție, iar aceasta este formula de proiecție restrânsă.
Vedem că fiecare atom de carbon este legat prin legături simple de alți patru atomi.
Acești patru atomi sunt atom de hidrogen și de carbon.
Deci aceasta este o hidrocarbonă.
Există și catene liniare nesaturate.
Acești doi atomi de carbon sunt atomi nesaturați, la fel și aceștia doi.
În acest compuș, atomii de carbon nesaturați sunt legați de al trei atom,
iar în acest compuș sunt legați de alți doi atom, față de patru, cum este cazul în compușii saturați.
Atomii de carbon se mai pot lega și de o parte și de alta a unei catene liniare,
formând astfel catene ramificate.
Acesta este un exemplu de catene ramificată saturată,
iar acesta este un exemplu de catene ramificată nesaturată.
Atomii de carbon se pot lega între ei și într-o formă geometrică închisă,
spre exemplu, pătrat, pentagon sau hexagon.
În acest caz se formează catenele ciclice saturate
sau catenele ciclice nesaturate.
Acesta este un exemplu de catenă ciclică saturată,
când atomul de carbon se leagă prin legături covalente simple, formând o catenă închisă.
Iar acesta este un exemplu de catenă ciclică nesaturată.
Observăm prezența unei legături pi.
Pe lângă catenele de carbon saturate și nesaturate, mai există și o a treia categorie,
și anume, catenele aromatice.
Catenele aromatice sunt formate din cicluri de șase atomi de carbon,
care sunt denumite nuclee aromatice,
și conțin atât legături sigma, cât și electronii pi, corespunzători legăturilor duble.
Catenele aromatice se întâlnesc în compușii aromatici și pot fi mononucleare
sau pot fi polinucleare.
Într-o catenă, atomii de carbon pot fi clasificați după numărul legăturilor prin care se leagă de alții atomi de carbon,
adică după numărul de covalențe pe care un atom de carbon le stabilește cu alții atomi de carbon.
Astfel, un atom de carbon poate fi carbon nular.
Toate cele patru covalențe sunt realizate cu atomii ai altor elemente și nu cu atomii de carbon.
Acestea sunt câteva exemple de compuși cu atom de carbon nular.
Carbonul primar realizează o covalență cu un alt atom de carbon, iar celelalte trei cu atomii ai altor elemente organogeni.
Aceste elemente conțin atom de carbon primar.
În cazul carbonului secundar, două covalențe sunt realizate cu alții atomi de carbon și două cu atomii ai altor elemente.
În acest compus, acesta este carbonul secundar, iar ceilalți doi atomi de carbon sunt primari.
În acest compus, ambii atomi de carbon sunt secundari, întrucât două covalențe sunt formate cu un alt atom de carbon.
Carbonul terțiar realizează trei covalențe cu atom de carbon și una cu un atom al altui element.
În acest compus, acesta este un atom de carbon terțiar, acesta este carbon secundar, iar acesta este carbon primar.
Acestea sunt alte exemple de compuși în care întâlnim atom de carbon terțiar.
Acești trei atomi sunt atom de carbon primar, iar acesta este terțiar.
Și într-un final, în cazul carbonului cuaternal, toate cele patru covalențe sunt realizate cu alții atomi de carbon.
De exemplu, în această moleculă, acesta este un atom de carbon cuaternal, iar ceilalți doi atomi de carbon sunt secundari.
Alte exemple sunt acestea.
Toți ceilalți patru atomi de carbon sunt atom primar, iar în acest caz, acesta este un atom de carbon terțiar, iar acesta este carbon primar.
E foarte important să reținem că în compuși organic molecular, carbonul este tetravalent, adică are întotdeauna patru covalențe
pe care le folosește fie legându-se de alții atomi de carbon, fie de alte elemente organogene prin legături covalente simple, duble sau triple.
Cele mai comune greșeli sunt cele în care carbonului se atribuie trei sau cinci covalențe atunci când se scriu formulele compușilor.
Deci trebuie să fim întotdeauna atenți ca atomul de carbon să aibă numai patru covalențe.
Am mai discutat în lectiile trecute că, din punct de vedere al compuziției lor, compușii organici se împart în hidrocarburi și în derivați funcționale ai hidrocarburilor, sau compuși organici cu funcțiuni.
Hidrocarburile care, după cum știm, sunt formate numai din atom de carbon și hidrogen pot fi hidrocarburi saturate, desaturate sau pot fi hidrocarburi aromatice.
Chiar și când e vorba de hidrocarburi care sunt cei mai simpli compuși organici, avem o diversitate foarte mare de structuri.
Atunci e foarte ușor să ne imaginăm ce se întâmplă atunci când, pe lângă carbon și hidrogen, în compoziția substanțelor organice intră și atomii ai altor elemente organogeni.
Acestea sunt câteva dintre grupele funcționale care formează diferitele clase ai derivațiilor hidrocarburilor.
R reprezintă un radical hidrocarbură la care se adaugă o grupă funcțională.
Spre exemplu, R poate fi această hidrocarbură la care locuim un atom de hidrogel cu grupare aminu, NH2, și avem acum o amină.
Acest nou compus are proprietăți fizice și chimice diferite față de hidrocarbura de la care am pornit.
Proprietățile fizice și chimice ale unui compus organic depinde de structura sa.
Lecția viitoare vom vedea care sunt etapele pe care trebuie să le parcurgem pentru a stabili structura unui compus organic.
Comentarii (0)
Niciun comentariu încă.