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19
STRUMENTI PER RIPASSARE

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STRUMENTI

PER

RIPASSARE

2

Il c

arb

on

io f

orm

a u

n n

um

ero

en

orm

e d

i co

mp

ost

i: ci

rca

20

vo

lte

pi

gra

nd

e d

el n

um

ero

d

i co

mp

ost

i cu

i d

ann

o v

ita

tutt

i gl

i al

tri

elem

enti

m

essi

ass

iem

e. L

o s

tud

io d

i q

ues

to i

mm

enso

n

um

ero

di

com

po

sti

del

car

bo

nio

pre

nd

e n

om

e d

i ch

imic

a o

rgan

ica

o c

him

ica

del

car

bo

nio

.T

ran

ne

po

che

ecce

zio

ni

(CO

, CO

2, i

car

bo

nat

i,

i ca

rbu

ri e

i c

ian

uri

) tu

tti

i co

mp

ost

i d

el c

arb

on

io

son

o c

on

sid

erat

i o

rgan

ici.

Do

po

ch

e n

el 1

82

8

Frie

dri

ch W

h

ler

ott

enn

e u

na

mo

leco

la d

i u

rea

a p

arti

re d

a so

stan

ze i

no

rgan

ich

e, s

app

iam

o c

he

i co

mp

ost

i o

rgan

ici

si p

oss

on

o o

tten

ere

anch

e p

er s

inte

si e

no

n e

sist

on

o s

olo

all

inte

rno

deg

li

org

anis

mi

viv

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.C

i so

no

alc

un

e ra

gio

ni

spec

ific

he

alla

bas

e d

elli

nso

lito

co

mp

ort

amen

to d

el c

arb

on

io.

2. L

A T

ETR

AV

ALE

NZA

Il ca

rbon

io a

ppar

tiene

al q

uart

o gr

uppo

del

la t

avol

a pe

riodi

ca e

form

a qu

attr

o le

gam

i.

Pu

form

are

lega

mi s

ingo

li, d

oppi

o t

ripli.

La c

apac

it d

i for

mar

e qu

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o le

gam

i for

ti fa

s c

he g

li at

omi s

i dis

pong

ano

in lu

nghe

cat

ene

(s

ia li

near

i sia

ram

ifica

te) e

in a

nelli

.

1. I

L LE

GA

ME

I leg

ami c

arbo

nio-

carb

onio

son

o m

olto

pi

fort

i dei

le

gam

i tra

gli

atom

i del

la m

aggi

or p

arte

deg

li al

tri

elem

enti.

Anc

he il

lega

me

tra

il ca

rbon

io e

lid

roge

no

re

lativ

amen

te fo

rte.

Le

gam

e En

ergi

a di

lega

me

(k

J m

ol-1

)

C

C

347

O

O

144

N

N

158

S

S

266

C

H

413

C

O

358

C

N

286

3. E

LETT

RO

NEG

ATI

VIT

S

IMIL

E

DEL

CA

RB

ON

IO E

DEL

LID

RO

GEN

OLu

ngo

un le

gam

e ca

rbon

io-i

drog

eno

la s

epar

azio

ne d

i ca

rica

es

trem

amen

te p

icco

la:

CH

2,5

2,1

CH

d

d+

per q

uest

o m

otiv

o la

por

zion

e id

roca

rbur

ica

della

m

olec

ola

ch

imic

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te in

erte

e m

olto

sta

bile

.

I com

post

i org

anic

i pi

sem

plic

i son

o de

tti i

droc

arbu

ri e

sono

cos

titui

ti so

lam

ente

da

carb

onio

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roge

no.

La f

orm

a de

lle m

olec

ole

cost

ituite

da

mol

ti at

omi

piu

ttos

to c

ompl

essa

e v

i son

o di

vers

i mod

i per

dis

egna

rla.

Stru

ttur

e pi

atte

o p

iane

St

rutt

ure

trid

imen

sion

ali c

he m

ostr

ano

la d

istr

ibuz

ione

te

trae

dric

a de

i leg

ami a

ttor

no a

gli a

tom

i di c

arbo

nio

La c

him

ica

del c

arbo

nio

A1

H

H

C

H

H

Chim

ica

A. I

ntro

duzi

one

alla

chi

mic

a or

gani

ca

3

Lega

mi s

empl

ici

e co

ppie

sol

itar

ieO

rbit

ali a

tom

ici

Orb

ital

i ibr

idi

Dis

posi

zion

e sp

azia

le

degl

i orb

ital

i ibr

idi

Esem

piG

eom

etri

a m

olec

olar

e

2 e

01

s, 1

p2

spLi

near

eB

e in

BeC

l 2Li

near

e

3 e

01

s, 2

p3

sp2

Pia

na t

riang

olar

eB

in B

F 3P

iana

tria

ngol

are

4 e

01

s, 3

p4

sp3

Tetr

aedr

ica

C in

CF 4

Tetr

aedr

ica

3 e

11

s, 3

p4

sp3

Tetr

aedr

ica

N in

NH

3P

iram

idal

e tr

iang

olar

e

2 e

21

s, 3

p4

sp3

Tetr

aedr

ica

O in

Cl 2O

Pie

gata

sp

2 or

bita

li sp

180

+

s2

orbi

tali

p3

orbi

tali

sp2

+

s3

orbi

tali

p4

orbi

tali

sp3

+

Ibri

dazi

one

degl

i orb

ital

i ato

mic

iA

2

Il m

odel

lo V

SEP

R c

onse

nte

di p

reve

dere

la g

eom

etria

m

olec

olar

e se

nza

forn

ire a

lcun

a in

dica

zion

e su

gli o

rbita

li oc

cupa

ti da

gli e

lett

roni

di l

egam

e e

dalle

cop

pie

solit

arie

. La

teor

ia d

el le

gam

e di

val

enza

(VB

) des

criv

e in

vece

la

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ribuz

ione

orb

italic

a de

gli e

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face

ndo

ricor

so a

un

par

ticol

are

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di o

rbita

li at

omic

i det

ti or

bita

li ib

ridi

. G

li or

bita

li ib

ridi s

ono

il ris

ulta

to d

i com

bina

zion

i di o

rbita

li at

omic

i ave

nti e

nerg

ia s

imile

.G

li or

bita

li at

omic

i del

lo s

trat

o di

val

enza

si m

esco

lano

pe

r for

mar

e lo

ste

sso

num

ero

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uovi

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itali

atom

ici

equi

vale

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er fo

rma

ed e

nerg

ia e

det

ti or

bita

li ib

ridi.

La t

abel

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port

a i p

rinci

pali

tipi d

i orb

itali

ibrid

i,

la c

ui fo

rmaz

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s

chem

atiz

zata

nel

le fi

gure

a fi

anco

. Si

pos

sono

com

bina

re a

nche

orb

itali

s, p

e d

insi

eme:

pe

r ese

mpi

o si

pos

sono

form

are

5 or

bita

li ib

ridi d

sp3

con

geom

etria

bip

iram

idal

e tr

iang

olar

e (

il c

aso

di

P in

PF 5

) e 6

orb

itali

d2sp

3 con

geo

met

ria o

ttae

dric

a

( il

cas

o di

S in

SF 6

).G

li or

bita

li ib

ridi s

i dis

pong

ono

nello

spa

zio

in m

odo

da ri

sulta

re il

pi

pos

sibi

le lo

ntan

i, m

inim

izza

ndo

le

repu

lsio

ni. P

erta

nto

le g

eom

etrie

che

ess

i orig

inan

o so

no

quel

le p

revi

ste

dal m

odel

lo V

SEP

R: u

n or

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le ib

rido

pu

cont

ener

e si

a co

ppie

di l

egam

e si

a co

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sol

itarie

.N

ella

teo

ria d

el le

gam

e di

val

enza

, i le

gam

i esi

sten

ti ne

lla

mol

ecol

a CF

4, pe

r ese

mpi

o, s

ono

desc

ritti

in t

erm

ini d

i le

gam

i d

eriv

anti

dalla

sov

rapp

osiz

ione

dei

4 o

rbita

li sp

3 del

car

boni

o co

n al

tret

tant

i orb

itali

p, c

iasc

uno

appa

rten

ente

a u

n at

omo

di fl

uoro

. Ana

loga

men

te il

le

gam

e in

Cl 2O

d

escr

itto

in t

erm

ini d

i leg

ami

der

ivan

ti da

lla s

ovra

ppos

izio

ne d

i 2 d

ei 4

orb

itali

ibrid

i sp3

di O

con

al

tret

tant

i orb

itali

p ap

part

enen

ti ci

ascu

no a

un

atom

o di

clo

ro. I

rest

anti

2 or

bita

li sp

3 di O

osp

itano

cia

scun

o un

a co

ppia

sol

itaria

. Gli

orbi

tali

ibrid

i son

o ut

ilizz

ati p

er

form

are

loss

atur

a m

olec

olar

e co

stitu

ita d

ai le

gam

i .

I leg

ami

dei

dop

pi e

dei

trip

li le

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i si f

orm

ano

di s

olito

pe

r sov

rapp

osiz

ione

late

rale

di o

rbita

li at

omic

i p d

ispo

sti

su a

tom

i adi

acen

ti.

Chim

ica

A. I

ntro

duzi

one

alla

chi

mic

a or

gani

ca

Chim

ica

A. I

ntro

duzi

one

alla

chi

mic

a or

gani

ca

4

GLI

ALC

AN

I

Gli alca

ni son

o gli id

rocarburi p

i sem

plici:

ha

nno tutti la

stessa form

ula ge

nerale C

nH 2

n+2;

ha

nno tutti solo lega

mi sem

plici in

catena

;

hann

o tutti atomi d

i carbo

nio ibrid

ati s

p3 ;

mos

tran

o un

a va

riazio

ne gradu

ale de

lle

prop

riet fisic

he: con

laum

entare della

lung

hezza de

lla ca

tena

, le te

mpe

rature

caratterist

iche e la visc

osit

aum

entano

; il

colore dive

nta pi scuro;

da

nno tutti rea

zioni ch

imich

e sim

ili.Pe

r le loro ca

ratte

ristic

he, gli a

lcani son

o idrocarburi

alifa

tici e saturi. L

alca

no pi sem

plice

, CH 4

:H

|

H

C

H

|

H

Un grupp

o di co

mpo

sti che

esib

isce prop

riet

simili e ne

l qua

le cias

cun term

ine diffe

risce dal

succes

sivo di una

unit co

stan

te co

stitu

isce un

es

empio di s

eri

e o

mo

log

a.

I CIC

LOA

LCA

NI

Quan

do gli a

tomi d

i carbo

nio so

no alm

eno

tre, la

catena

pu

essere ch

iusa

e si p

u co

s da

r vita

ai c

iclo

alc

an

i, ch

e ha

nno le seg

uenti

caratterist

iche:

ha

nno tutti la

stessa form

ula

gene

rale C

nH 2

n;

ha

nno tutti solo lega

mi sem

plici in ca

tena

;

sono

ciclici.

Un ciclo

alcano

particolare qu

ello a sei atomi

di ca

rbon

io, il ciclo

esan

o, ch

e pu

avere du

e po

ssibili conformazioni: a sed

ia o a barca.

LA N

OM

ENCL

ATU

RA

DEG

LI A

LCA

NI

Il no

me de

i com

posti o

rgan

ici si com

pone

di d

ue parti:

un

a prim

a pa

rte ch

e indica la

lung

hezza de

lla ca

tena

1 atom

o di C = m

et-; 2 atom

i di C

= e

t-; 3

atomi d

i C = p

rop

-;

4 atom

i di C

= b

ut-; 5

atomi d

i C = p

ent-; 6

atomi d

i C = e

s-;

7 atom

i di C

= e

pt-; 8

atomi d

i C = o

tt-

un

a se

cond

a pa

rte ch

e indica il tip

o di le

game pres

ente nella ca

tena

: nel ca

so

degli alca

ni il su

ffisso -a

no.

Nel cas

o la ca

tena

sia ra

mificata, il nom

e vien

e da

to dalla ca

tena

pi lu

nga,

e in seg

uito si id

entifica

no e num

eran

o i sos

titue

nti (metile, etile ecc.).

CH

4

meta

no

CH

3C

H3

esano

buta

no

CH

3C

H2

CH

2C

H3

2-m

etilb

uta

no

CH

3C

H2

CH

3

CH

2C

H3

VAR

IAZI

ON

E G

RA

DU

ALE

D

ELLE

PR

OP

RIE

T F

ISIC

HE

Nelle m

olecole de

gli alca

ni son

o pres

enti

forti le

gami cov

alen

ti. Lun

go ta

li leg

ami vi

un

a se

parazio

ne picc

oliss

ima di ca

rica,

pertan

to essi n

on son

o sit

i molto re

attiv

i.

413 k

J m

ol

1

347 k

J m

ol

1

H H

HC

H H

HC

Ele

ttro

negativit:

C =

2,5

H =

2,1

Le unich

e forze ch

e si es

ercit

ano tra le

molecole so

no que

lle di van

der W

aals,

che dipe

ndon

o da

l num

ero de

gli elettroni.

Poich

ne

lla serie omolog

a cia

scun

alca

no

diffe

risce dal successivo

di u

na unit CH 2

, og

ni alca

no pos

siede

8 elettroni in

pi

rispe

tto al precede

nte e qu

indi ese

rcita

forze

interm

olecolari le

ggermen

te pi in

tens

e.

LE R

EAZI

ON

I DEG

LI A

LCA

NI

1.

Co

mb

ust

ion

e. G

li alca

ni brucia

no alla

ria per fo

rmare dios

sido di ca

rbon

io

e acqu

a:C

9H

20(l)

+ 1

4O

2(g

) "

9C

O2(g

) +

10H

2O

(g)

Ma in ca

renz

a di aria

si forma an

che mon

ossid

o di ca

rbon

io.

2.

Co

n i

l cl

oro. Gli alca

ni, in

prese

nza di ra

diazioni ultrav

iolette, re

agisc

ono

rapida

men

te co

n il c

loro o il brom

o e violen

temen

te co

n il f

luoro, portand

o alla fo

rmazione

di u

na m

iscela di prodo

tti:

CH

4 +

Cl 2 "

CH

3C

l +

HC

l

C

H3C

l +

Cl 2 "

CH

2C

l 2 +

HC

l

C

H2C

l 2 +

Cl 2 "

CH

Cl 3 +

HC

l

C

HC

l 3 +

Cl 2 "

CC

l 4 +

HC

l

Si tratta di u

na re

azione

radicalica a catena

. Il leg

ame clo

ro-cloro scis

so

om

olit

ica

men

te dallene

rgia della ra

diazione

ultrav

ioletta; per que

sto la

tras

form

azione

si d

efinisc

e re

azi

on

e fo

toch

imic

a. I prodo

tti son

o d

ue

rad

ica

li lib

eri

o pa

rtice

lle co

n el

ettr

on

i sp

aia

ti. I ra

dicali liberi rea

giscon

o con le m

olecole pe

r form

are altri rad

icali liberi m

olto re

attiv

i. In qu

esto m

odo si av

via un

a re

azi

on

e a

ca

ten

a. E

ssa no

n si arresta fin

tantoc

h due

radicali liberi rea

giscon

o tra loro

form

ando

una

molecola men

o reattiv

a. I tre

stadi della re

azione

son

o: in

izio,

pro

pa

gazi

on

e e

term

ina

zio

ne. Il brom

o e il f

luoro reag

iscon

o in m

odo an

alog

o.

GLI

IDR

OCA

RB

UR

I

Gli i

dro

carb

uri son

o compo

sti cos

tituiti da

carbon

io e id

roge

no. S

i parla di id

roca

rbu

ri s

atu

ri

quan

do i lega

mi tra gli a

tomi d

i carbo

nio so

no tu

tti le

gami sem

plici; d

i idro

carb

uri

insa

turi

quan

do tra gli atomi d

i carbo

nio ci so

no anc

he le

gami d

oppi o tripli.

Unaltra cla

ssificazio

ne dist

ingu

e tra

idro

carb

uri

alif

ati

ci, cio costitu

iti da catene

ape

rte o

cicliche

sem

plici e id

roca

rbu

ri a

rom

ati

ci, caratteriz

zati da

una

struttura partic

olare, tipica per

esem

pio de

l ben

zene

.

Gli

idro

carb

uri

pi

se

mp

lici

: gli

alc

an

i

Chim

ica A

. Int

rodu

zion

e al

la c

him

ica

orga

nica

A3

5

Gli

id

roca

rbu

ri i

nsa

turi

so

no

alc

hen

i e

alch

ini.

Gli

alc

hen

i h

ann

o

form

ula

gen

eral

e C

nH

2n, g

li a

lch

ini

CnH

n. G

li a

lch

eni

son

o c

arat

teri

zzat

i

dal

la p

rese

nza

del

do

pp

io l

egam

e ca

rbo

nio

-car

bo

nio

, gli

alc

hin

i d

i

un

tri

plo

car

bo

nio

. Pe

r la

no

men

clat

ura

seg

uo

no

le

stes

se r

ego

le d

egli

alc

ani,

m

a u

tili

zzan

o i

l su

ffis

so -e

ne

(gli

alc

hen

i) e

-in

o (g

li a

lch

ini)

.

STA

BIL

IT

E R

EATT

IVIT

Il do

ppio

lega

me

tra

due

atom

i di c

arbo

nio

pi

fo

rte

del l

egam

e

sem

plic

e pr

esen

te n

egli

alca

ni.

C C C C

348

kJ

mol

1

612

kJ

mol

1

non

esat

tam

ente

il do

ppio

Ci

rend

e le

mol

ecol

e de

gli a

lche

ni t

erm

icam

ente

pi

sta

bili

delle

mol

ecol

e de

gli a

lcan

i. La

forz

a de

l dop

pio

lega

me

non

es

atta

men

te il

dop

pio

di q

uella

del

lega

me

sem

plic

e,

e ci

ci

rico

rda

che

si t

ratt

a di

due

div

ersi

tip

i di l

egam

e.

sovr

appo

sizi

one v

sovr

appo

-si

zion

er

lega

me r

: du

e re

gion

idi

car

ica

nega

tiva

cost

ituis

cono

un s

ito r

eatti

vo

REA

ZIO

NI D

I AD

DIZ

ION

E

Per

form

are

un le

gam

e tr

a du

e at

omi d

i car

boni

o so

no n

eces

sari

solo

due

ele

ttro

ni.

Neg

li al

chen

i vi s

ono

quat

tro

elet

tron

i, ne

gli a

lchi

ni s

ei; p

erta

nto,

risi

stem

ando

ne d

ue

(qua

ttro

neg

li al

chin

i),

pos

sibi

le le

gare

altr

i ato

mi d

i car

boni

o al

lo s

tess

o sc

hele

tro

carb

onio

so. P

er q

uest

a ra

gion

e gl

i alc

heni

e g

li al

chin

i son

o de

tti i

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uri.

po

ssib

ile

addi

zion

are

a es

si a

ltre

mol

ecol

e se

nza

scin

dere

lo s

chel

etro

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boni

oso.

C CH

Br

d+d

elet

tron

i c

he s

i tra

sfor

man

o in

ele

ttro

ni

n

el le

gare

un

nuov

o at

omo

allo

sch

elet

ro

carb

onio

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Qua

ndo

una

sost

anza

HX

si a

ddiz

iona

a u

n al

chen

e, l

idro

geno

si l

ega

al c

arbo

nio

che

gi

reca

il m

aggi

or n

umer

o di

ato

mi d

i idr

ogen

o. Q

uest

o

quan

to s

anci

to d

alla

rego

la d

i M

arko

vnik

ov.

il gr

uppo

alc

hilic

o ril

asci

a el

ettr

oni l

ungo

il

lega

me

pi

di q

uant

o no

n fa

ccia

un

atom

o di

idro

geno

(eff

etto

indu

ttiv

o) e

qui

ndi

stab

ilizz

a m

aggi

orm

ente

il c

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catio

ne

che

si fo

rma

com

e in

term

edio

per

tant

o,

lato

mo

di c

arbo

nio

in a

lto c

he re

ca la

car

ica

posi

tiva

at

tacc

ato

dallo

ione

bro

mur

o

che

fung

e da

nuc

leof

ilo

Pos

sono

avv

enire

reaz

ioni

di a

ddiz

ione

con

gli

alog

eni,

i com

post

i del

lidr

ogen

o, l

acqu

a,

loss

igen

o e

con

il pe

rman

gana

to in

sol

uzio

ne a

cida

. Ese

mpi

o:

C

H H

C+

Br 2

H H

C

H H

C

H Br

HH

(mar

rone

)(in

colo

re)

PO

LIM

ERIZ

ZAZI

ON

E

Lete

ne e

i su

oi o

mol

oghi

son

o so

ttop

osti

a po

limer

izza

zion

e pe

r ott

ener

e i c

omun

i pol

imer

i di

add

izio

ne. L

ete

ne s

ubis

ce re

azio

ni d

i add

izio

ne p

erch

le

sue

mol

ecol

e so

no in

satu

re e

il

lega

me

pu

sci

nder

si fo

rman

do d

ue n

uovi

lega

mi

.La

reaz

ione

di p

olim

eriz

zazi

one

proc

ede

attr

aver

so g

li st

essi

sta

di c

he c

arat

teriz

zano

la

reaz

ione

a c

aten

a de

gli a

lcan

i con

il c

loro

: ini

zio,

pro

paga

zion

e, t

erm

inaz

ione

.

Gli

idro

carb

uri i

nsat

uri:

alch

eni e

alc

hini

Chim

ica

A. I

ntro

duzi

one

alla

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mic

a or

gani

ca

A4

HH

HH

CC

ete

ne

HH

CC

etino

Chim

ica

A. I

ntro

duzi

one

alla

chi

mic

a or

gani

ca

6

ESEM

PI O

RG

AN

ICI

1. A

lcan

i a c

aten

a lin

eare

o r

amif

icat

aP

er e

sem

pio,

isom

eri d

el p

enta

no, C

5H12

:

pent

ano

2-m

etilb

utan

o2,

2-di

met

ilpro

pano

2. A

lcol

i ed

eter

iP

er e

sem

pio,

eta

nolo

e m

etos

sim

etan

o (e

tere

dim

etili

co),

C 2H

6O:

eta

nolo

ete

re d

imetilic

o

3. A

loge

noal

cani

Per

ese

mpi

o, d

iclo

roet

ano,

C2H

4Cl 2:

1,1

-dic

loro

eta

no

1,2

-dic

loro

eta

no

4. D

eriv

ati d

el b

enze

ne

Per

ese

mpi

o, a

cido

idro

ssib

enzo

ico,

C7H

6O3:

CO

OH O

H

acid

o 2-

idro

ssib

enzo

ico

CO

OH O

H

acid

o 3-

idro

ssib

enzo

ico

CO

OH

OH

acid

o 3-

idro

ssib

enzo

ico

Neg

li is

omer

i str

uttu

rali

o co

stit

uzio

nali

gli a

tom

i son

o le

gati

tra

loro

in u

n or

dine

di

vers

o, p

erta

nto,

seb

bene

ess

i abb

iano

la s

tess

a fo

rmul

a m

olec

olar

e, le

loro

form

ule

di

str

uttu

ra s

ono

dive

rse.

Gli

isom

eri d

i str

uttu

ra s

ono

poss

ibili

sia

per

i co

mpo

sti i

norg

anic

i sia

per

i co

mpo

sti o

rgan

ici.

ESEM

PIO

INO

RG

AN

ICO

I clo

ruri

di c

rom

oIn

sol

uzio

ne a

cquo

sa i

tre

isom

eri d

iffer

isco

no p

er il

num

ero

di io

ni c

loru

ro li

beri

oppu

re

lega

ti al

cat

ione

del

cro

mo

com

e le

gant

i.

3+

2+

+

Si d

ico

no

iso

mer

e m

ole

cole

co

stit

uit

e d

agli

ste

ssi

ato

mi

(qu

ind

i co

n l

a st

essa

fo

rmu

la b

ruta

) d

isp

ost

i in

mo

do

div

erso

o

sec

on

do

geo

met

rie

div

erse

.

CLA

SSIF

ICA

ZIO

NE

DEG

LI IS

OM

ERI

Lis

omer

iaA

5

ISO

MER

I

STER

EOIS

OM

ERI

mol

ecol

e av

enti

la s

tess

a fo

rmul

a m

olec

olar

e m

a di

vers

e fo

rmul

e di

str

uttu

ra

ISO

MER

I STR

UTT

UR

ALI

(C

OST

ITU

ZIO

NA

LI)

mol

ecol

e av

enti

la s

tess

a fo

rmul

a di

str

uttu

ra m

a un

a di

vers

a di

spos

izio

ne d

egli

atom

i nel

lo s

pazi

o

ISO

MER

I GEO

MET

RIC

IIS

OM

ERI O

TTIC

I

Chim

ica

A. I

ntro

duzi

one

alla

chi

mic

a or

gani

ca

7

La

ster

eois

om

eria

geo

met

rica

si

oss

erv

a n

elle

mo

leco

le q

uan

do

su

ssis

ton

o

rest

rizi

on

i al

la l

iber

a ro

tazi

on

e at

torn

o a

i le

gam

i.

STER

EOIS

OM

ERI

Le m

olec

ole

poss

iedo

no la

ste

ssa

form

ula

di s

trut

tura

, ma

pres

enta

no u

na d

iver

sa

disp

osiz

ione

deg

li at

omi n

ello

spa

zio.

Gli

ster

eois

omer

i si v

erifi

cano

per

due

ragi

oni:

ne

lla m

olec

ola

suss

isto

no im

pedi

men

ti al

la li

bera

rota

zion

e (d

ovut

i a u

n do

ppio

lega

me

o

a un

ane

llo);

in q

uest

o ca

so l

isom

eria

d

etta

ste

reoi

som

eria

geo

met

rica

;

la m

olec

ola

pr

iva

di p

iani

o p

unti

di s

imm

etria

(un

esem

pio

clas

sico

d

ato

dalla

pr

esen

za d

i qua

ttro

gru

ppi d

iffer

enti

lega

ti a

un a

tom

o ce

ntra

le t

etra

edric

o); i

n qu

esto

ca

so l

isom

eria

d

etta

ste

reoi

som

eria

ott

ica.

ESEM

PI I

NO

RG

AN

ICI

1. U

n is

omer

o st

rutt

ural

e de

l clo

ruro

di c

rom

o, [C

r(H

2O) 4C

l 2]+ ,

poss

iede

isom

eri g

eom

etric

i

++

isom

ero

cis

isom

ero

trans

2 A

nche

i co

mpl

essi

con

i le

gant

i bid

enta

ti fo

rman

o is

omer

i geo

met

rici:

isom

ero

cis

isom

ero

trans

STER

EOIS

OM

ERIA

GEO

MET

RIC

A

Nel

la m

olec

ola

pr

esen

te u

n do

ppio

lega

me

e gl

i ato

mi a

lle s

ue e

stre

mit

reca

no c

iasc

uno

due

grup

pi d

iver

si, o

ppur

e un

a st

rutt

ura

cicl

ica

con

due

atom

i del

lane

llo c

he re

cano

ci

ascu

no d

ue g

rupp

i div

ersi

.I d

ue is

omer

i si d

efin

isco

no c

is (d

alla

ste

ssa

part

e) e

tran

s (d

a pa

rti o

ppos

te).

ESEM

PI O

RG

AN

ICI

1. I

som

eri b

asat

i sul

la s

trut

tura

deg

li al

chen

i, C 2

H2C

l 2

isom

ero

cis

isom

ero

trans

I due

isom

eri c

is e

tran

s ha

nno

dive

rse

prop

riet

fisi

che

(p

er e

sem

pio,

div

ersi

pun

ti di

ebo

llizi

one)

.

2. I

som

eri b

asat

e su

lla s

trut

tura

di a

nelli

alif

atic

i

isom

ero

cis

isom

ero

trans

isom

ero

cis

isom

ero

trans

Ster

eois

omer

ia g

eom

etri

caA

6Ch

imic

a A

. Int

rodu

zion

e al

la c

him

ica

orga

nica

Chim

ica

A. I

ntro

duzi

one

alla

chi

mic

a or

gani

ca

8

Nel

la s

tere

ois

om

eria

ott

ica

le m

ole

cole

pri

ve

di

pia

ni

o d

i p

un

ti

di

sim

met

ria

ruo

tan

o i

l p

ian

o d

ella

lu

ce p

ola

rizz

ata.

ESEM

PI I

NO

RG

AN

ICI

Si b

asan

o su

i com

ples

si io

nici

con

tene

nti l

egan

ti bi

dent

ati.

Un

mod

o co

nven

ient

e pe

r dis

egna

re g

li is

omer

i ott

ici c

onsi

ste

nel t

racc

iare

una

line

a sp

ecul

are

e po

i dis

egna

re d

i vol

ta in

vol

ta le

sin

gole

par

ti de

lla m

olec

ola

su u

n is

omer

o

e le

rela

tive

rifle

ssio

ni s

ulla

ltro

isom

ero

post

o da

llal

tra

part

e de

lla li

nea

spec

ular

e.

3+

3+

3+

3+

CHIR

ALI

T

Tutt

i gli

ogge

tti p

ossi

edon

o un

imm

agin

e sp

ecul

are,

ma

solo

per

alc

uni l

e du

e im

mag

ini

spec

ular

i non

son

o tr

a lo

ro s

ovra

impo

nibi

li.

Que

sti o

gget

ti si

dic

ono

chira

li.I g

uant

i, le

forb

ici,

le v

iti e

le e

liche

son

o tu

tti

esem

pi d

i ogg

etti

chira

li.

ESEM

PI O

RG

AN

ICI

In g

ener

e co

invo

lgon

o m

olec

ole

nelle

qua

li qu

attr

o gr

uppi

tra

loro

diff

eren

ti so

no c

ongi

unti

allo

ste

sso

atom

o di

car

boni

o ib

ridiz

zato

sp3

.

Una

mis

cela

che

con

tiene

qua

ntit

ugu

ali d

i cia

scun

o de

i due

isom

eri o

ttic

i d

etta

mis

cela

ra

cem

ica,

rac

emo

o ra

cem

ato.

La

mis

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race

mic

a no

n in

fluen

zer

la lu

ce p

olar

izza

ta

poic

h m

et

delle

mol

ecol

e ru

oter

il

pian

o de

lla lu

ce p

olar

izza

ta in

sen

so o

rario

e l

altr

a m

et

lo ru

oter

de

lla s

tess

a en

tit

ma

in s

enso

ant

iora

rio. A

lcun

e re

azio

ni p

orta

no a

lla

form

azio

ne d

i mis

cele

race

mic

he, m

entr

e al

tre,

spe

cie

nei s

iste

mi b

iolo

gici

, por

tano

alla

fo

rmaz

ione

di u

n so

lo is

omer

o ot

tico.

Mis

cela

racem

ica

Chir

alit

e

ster

eois

omer

ia o

ttic

aA

7

sost

anza

otti

cam

ente

atti

va

tubo

por

taca

mpi

one

pote

rero

tato

rio

luce

non

pol

ariz

zata

luce

filtr

o po

lariz

zato

rean

aliz

zato

re

Le m

olec

ole

che

ruot

ano

il pi

ano

della

luce

po

lariz

zata

dis

tingu

ono

in d

estr

e o

sini

stre

e

si d

efin

isco

no c

hira

li. L

a m

aggi

or p

arte

del

le

mol

ecol

e no

n pr

esen

ta q

uest

a pr

oprie

t e

d

dett

a ac

hira

le.

Cias

cuna

form

a di

un

isom

ero

ottic

o

dett

a en

anti

omer

o. U

na ru

oter

il

pian

o di

una

luce

pol

ariz

zata

in u

n m

odo,

men

tre

laltr

a la

ruot

er

in

dire

zion

e op

post

a.

Chim

ica

A. I

ntro

duzi

one

alla

chi

mic

a or

gani

ca

9

AR

OM

ATIC

IT

Le s

osta

nze

arom

atic

he h

anno

le s

egue

nti p

ropr

iet

.

Le

loro

mol

ecol

e so

no p

iane

.

La re

attiv

it d

egli

atom

i o d

ei g

rupp

i di a

tom

i leg

ati a

llan

ello

m

odifi

cata

risp

etto

a

quel

la c

he g

li st

essi

man

ifest

ereb

bero

se

lega

ti a

un a

ltro

sche

letr

o ca

rbon

ioso

.

La re

attiv

it d

ella

nello

aro

mat

ico

m

odifi

cata

dal

la p

rese

nza

di u

n al

tro

grup

po, d

etto

so

stitu

ente

. I s

ostit

uent

i pos

sono

rend

ere

lane

llo p

i o

men

o re

attiv

o de

l ben

zene

st

esso

.

Un

grup

po g

i in

serit

o su

llan

ello

ese

rcita

sul

suc

cess

ivo

grup

po e

ntra

nte

un e

ffet

to

orie

ntan

te v

erso

spe

cific

he p

osiz

ioni

del

lane

llo.

12 3

456

prim

o gr

uppo

atta

ccat

o

Ori

enta

no in p

osiz

ione 2

, 4 e

6:

CH

3,

NH

2,

HO

,

Hal

Ori

enta

no in p

osiz

ione 3

e 5

:

NO

2,

CH

O,

C

OO

H

STR

UTT

UR

A

Cias

cun

atom

o di

car

boni

o fo

rma

tre

lega

mi

dis

post

i sec

ondo

an

goli

di 1

20

luno

dal

laltr

o. Q

uest

o re

nde

la m

olec

ola

del

benz

ene

pian

a (p

iatt

a).

Il be

nzen

e

una

mol

ecol

a es

agon

ale

sim

met

rica.

I le

gam

i s

ono

delo

caliz

zati

alli

nter

no

dell

anel

lo e

la lu

nghe

zza

dei l

egam

i c

ompr

esa

tra

quel

la d

el le

gam

e C

C e

quel

la d

el

lega

me

C=C.

La

stru

ttur

a

rapp

rese

ntat

a da

un

esag

ono

rego

lare

con

al c

entr

o un

cer

chio

.

CH

120

REA

TTIV

IT

Poi

ch

gli e

lett

roni

s

ono

delo

caliz

zati,

la d

ensi

t e

lett

roni

ca

tra

due

atom

i di c

arbo

nio

qual

sias

i

dilu

ita p

er e

ffet

to d

ella

dis

trib

uzio

ne

degl

i ele

ttro

ni

sul

lint

ero

anel

lo.

Que

sto

rend

e i s

iste

mi a

rom

atic

i pi

st

abili

e m

eno

reat

tivi d

el p

revi

sto.

I s

iste

mi a

rom

atic

i rea

gisc

ono

escl

usiv

amen

te c

on g

li el

ettr

ofili

pi

fo

rti o

con

lai

uto

di u

n ca

taliz

zato

re.

Nit

razi

one

Nel

la n

itraz

ione

del

met

ilben

zene

, le

lett

rofil

o at

tacc

ante

lo

ione

ni

tron

io, e

stre

mam

ente

reat

tivo.

Il

grup

po m

etili

co g

i p

rese

nte

sull

anel

lo o

rient

a il

nitr

ogru

ppo

entr

ante

ver

so le

pos

izio

ni 2

, 4

e 6.

Se

la t

empe

ratu

ra d

ella

re

azio

ne

man

tenu

ta a

l di s

otto

de

i 40

C, s

ulla

nello

ent

ra u

n so

lo n

itrog

rupp

o, d

al m

omen

to

che

il pr

imo

nitr

ogru

ppo

eser

cita

un

eff

etto

dis

attiv

ante

sul

lane

llo.

La n

itraz

ione

suc

cess

iva

port

a al

trin

itrot

olue

ne, T

NT,

un

fort

e es

plos

ivo.

Solf

onaz

ione

Il tr

ioss

ido

di z

olfo

u

n al

tro

elet

trof

ilo fo

rte

in g

rado

di r

eagi

re

con

il be

nzen

e.

Alc

hila

zion

eLe

leva

ta d

ensi

t d

i car

ica

dello

io

ne a

llum

inio

del

cat

aliz

zato

re

di F

riede

l-Cr

afts

gli

conf

eris

ce u

n el

evat

o po

tere

pol

ariz

zant

e, c

he

aiut

a a

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ertir

e il

com

post

o al

ogen

ato

in u

n el

ettr

ofilo

su

ffic

ient

emen

te fo

rte

da a

ttac

care

il

benz

ene.

o qu

i

al te

rmin

ede

lla s

ostit

uzio

nela

rom

atic

it d

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nello

vien

e rip

ristin

ata

la d

eloc

aliz

zazi

one

nell

anel

lo

si in

terr

ompe

e q

uind

i si p

erde

la

rom

atic

it: c

i im

plic

a un

ele

vata

ene

rgia

di a

ttiva

zion

ee

una

reaz

ione

lent

a

d

d+

d

d

acid

o be

nzen

solfo

nico

R

Hal

+ A

lCl 3

E R

+A

lCl 3

Hal

co

mpl

esso

anio

nico

fort

eel

ettr

ofilo

R+

R

HR

depr

oton

azio

nea

oper

a di

una

bas

e

C Cqu

attr

o el

ettr

oni

tra

gli a

tom

iso

lo tr

e el

ettr

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tra

gli a

tom

i

I com

post

i aro

mat

ici

A8

H

HH

H

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C

C

C

C

C

C

H

HH

H

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C

C

C

C

C

C

C CCCC C

CCC CCC

H

CCC

H

C

H

CC

HH CCCH CH CCH

CCC CCC

HH

CC

CCCC

CCCC

HH

HHH HHHH HH

sovra

pposiz

ione

orb

itali

delo

caliz

zati a

l di sopra

e a

l di sotto d

ello

schele

tro m

ole

cola

re

cia

scun p

unto

rappre

senta

un a

tom

o d

i carb

onio

legato

a u

n a

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o d

i id

rogeno

Chim

ica

A. I

ntro

duzi

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alla

chi

mic

a or

gani

ca

Chim

ica

A. I

ntro

duzi

one

alla

chi

mic

a or

gani

ca

10

IMP

IEG

HI D

EL B

ENZE

NE

E D

EI S

UO

I DER

IVAT

I

Det

erge

nti

I sal

i di s

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del

laci

do s

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nico

e d

ei s

uoi d

eriv

ati s

ono

larg

amen

te u

tiliz

zati

com

e de

terg

enti.

Le

stre

mit

cov

alen

te d

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par

ticel

la

att

ratt

a co

n fo

rze

di v

an d

er W

aals

da

lle c

aten

e or

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che

dei t

essu

ti m

entr

e le

stre

mit

ani

onic

a

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atta

con

forz

e io

ne-

dipo

lo d

alle

mol

ecol

e d

acqu

a.

estr

emit

lipo

solu

bile

estr

emit

idro

solu

bili

SO

3N

a+

Colo

rant

iM

olti

deriv

ati d

el fe

nilb

enze

ne s

ono

inte

nsam

ente

col

orat

i e s

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utili

zzat

i com

e co

lora

nti.

Alc

uni s

i rin

veng

ono

anch

e in

nat

ura,

men

tre

altr

i son

o si

ntet

izza

ti ar

tific

ialm

ente

.

CH

3N N

N+ H

CH

3

Cl

ON

HM

e

NH

Me

O

anili

na li

lla: u

n co

lora

nte

natu

rale

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arin

a: u

n co

lora

nte

sint

etic

o

Farm

aci

Mol

ti fa

rmac

i si b

asan

o su

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post

i aro

mat

ici.

Las

pirin

a e

il pa

race

tam

olo

sono

en

tram

bi d

eriv

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enol

ici.

I prim

i far

mac

i ant

ibat

teric

i si b

asav

ano

su d

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ati d

el

feni

lben

zene

det

ti su

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idic

i.I n

arco

tici c

ome

la m

orfin

a, la

cod

eina

e l

eroi

na, s

ono

anch

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i com

post

i aro

mat

ici.

OH

CC

H3

O

O

aspi

rina

mor

fina

silfa

nila

mm

ideH

OO

HO

NC

H3

H2N

NH

2

O OS

LA R

EATT

IVIT

D

EL B

ENZE

NE

Il be

nzen

e

part

icol

arm

ente

iner

te.

Non

d

alcu

na re

azio

ne c

on il

bro

mo

o co

n il

perm

anga

nato

in a

mbi

ente

alc

alin

o.

1. I

l ben

zene

e i

suoi

der

ivat

i sub

isco

no la

nitr

azio

ne p

er t

ratt

amen

to c

on u

na m

isce

la

di a

cido

nitr

ico

e ac

ido

solfo

rico

conc

entr

ati.

La t

empe

ratu

ra d

eve

esse

re c

ontr

olla

ta

per e

vita

re l

inse

rimen

to d

i pi

di u

n ni

trog

rupp

o.2.

Il b

enze

ne p

u re

agire

con

i de

rivat

i deg

li al

ogen

i util

izza

ndo

clor

uro

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llum

inio

co

me

cata

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tore

. La

reaz

ione

n

ota

com

e re

azio

ne d

i Frie

del-C

raft

s.

+ R

X

H X

AlC

l 3R

R =

X; o

un

grup

po a

lchi

lico

com

e C

H3;

o u

n gr

uppo

aci

lico

CH

3CO

La re

attiv

it d

el fe

nolo

O

H e

del

la fe

nila

mm

ina

NH

2 off

re u

n bu

on e

sem

pio

di

arom

atic

it.

Il gr

uppo

oss

idril

ico

e qu

ello

am

min

ico

pres

enta

no u

na re

attiv

it m

odifi

cata

, in

quan

to

cong

iunt

i a u

n an

ello

ben

zeni

co; a

nche

la re

attiv

it d

ella

nello

ben

zeni

co ri

sent

e de

lla

pres

enza

dei

gru

ppi f

unzi

onal

i.

MO

DIF

ICA

ZIO

NI D

EL G

RU

PP

O O

SSID

RIL

ICO

Una

del

le c

oppi

e so

litar

ie d

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tom

o di

oss

igen

o en

tra

in c

oniu

gazi

one

con

il si

stem

a

. La

sot

traz

ione

di e

lett

roni

dal

loss

igen

o re

nde

lidr

ogen

o a

esso

lega

to p

i fa

cilm

ente

at

tacc

abile

da

una

copp

ia s

olita

ria, o

ssia

pi

aci

do. N

el s

egui

to s

i con

fron

ta l

acid

it

del g

rupp

o os

sidr

ilico

pre

sent

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com

post

i aril

ici,

nell

acqu

a, in

com

post

i alc

hilic

i e a

cilic

i:

alco

l (al

chile

)

RO

H

acqu

afe

nolo

(ar

ile)

acid

o (a

cile

)

C O

RO

H

com

post

ios

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ilici

forz

ade

llac

ido

OH

HO

H

MO

DIF

ICA

ZIO

NI D

EL G

RU

PP

O A

MM

INIC

O

La c

oppi

a so

litar

ia d

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tom

o di

azo

to e

ntra

in c

oniu

gazi

one

con

gli e

lett

roni

d

ella

nello

e

quin

di d

iven

ta m

eno

disp

onib

ile p

er g

li ac

idi.

La fe

nila

mm

ina

pe

rtan

to u

na b

ase

mol

to

pi

debo

le d

elle

tilam

min

a. N

el s

egui

to s

i con

fron

ta la

bas

icit

del

la fe

nila

mm

ina

con

quel

la

dell

amm

onia

ca, d

elle

am

min

e al

chili

che

e de

lle a

mm

idi.

amm

ine

(alc

hile

)

RN

H2

amm

onia

cafe

nila

mm

ina

(aril

e)am

mid

e (a

cile

)

C O

RN

H2

com

post

iam

min

ici

forz

ade

lla b

ase

NH

2H

NH

2

MO

DIF

ICA

ZIO

NI D

ELL

AN

ELLO

BEN

ZEN

ICO

Sia

il gr

uppo

oss

idril

ico

sia

il gr

uppo

am

min

ico

cedo

no c

oppi

e so

litar

ie d

i ele

ttro

ni a

llan

ello

, re

nden

do il

sis

tem

a p

pi

ricco

di e

lett

roni

risp

etto

a q

uello

del

ben

zene

. Per

que

sta

ragi

one

il fe

nolo

e la

feni

lam

min

a re

agis

cono

ent

ram

bi c

on l

acqu

a di

bro

mo

a fr

eddo

.

Cara

tter

isti

che

del b

enze

ne e

dei

suo

i der

ivat

iA

9Ch

imic

a A

. Int

rodu

zion

e al

la c

him

ica

orga

nica

11

La

po

rzio

ne

idro

carb

uri

ca d

i u

na

mo

leco

la o

rgan

ica

ch

imic

amen

te i

ner

te,

per

tan

to l

a ch

imic

a d

ei c

om

po

sti

org

anic

i

spes

so d

om

inat

a d

agli

alt

ri a

tom

i o

gru

pp

i d

i at

om

i le

gati

all

a ca

ten

a id

roca

rbu

rica

. Qu

esti

ato

mi

o g

rup

pi

di

ato

mi,

le c

ui

reaz

ion

i d

eter

min

ano

il

com

po

rtam

ento

ch

imic

o d

ella

mo

leco

la,

son

o d

etti

gru

pp

i fu

nzi

on

ali.

NO

MEN

CLAT

UR

A D

EI C

OM

PO

STI

OR

GA

NIC

I

Il no

me

si c

ompo

ne d

i tre

par

ti.

La

prim

a pa

rte

indi

ca la

lung

hezz

a de

lla c

aten

a, c

ome

abbi

amo

vi

sto

per g

li id

roca

rbur

i.

La s

econ

da p

arte

indi

ca il

tip

o di

le

gam

e pr

esen

te n

ella

cat

ena:

-a

n- s

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fica

che

tutt

i i le

gam

i del

la

cate

na c

arbo

nios

a

sono

sin

goli

(alc

ano)

-e

n- s

igni

fica

che

nella

cat

ena

carb

onio

sa

pre

sent

e

un d

oppi

o le

gam

e (a

lche

ne)

-in

- si

gnifi

ca c

he n

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cat

ena

carb

onio

sa

pre

sent

e

un t

ripl

o le

gam

e (a

lchi

no)

La

terz

a pa

rte

indi

ca q

uale

gru

ppo

funz

iona

le

lega

to a

lla c

aten

a:

-a s

igni

fica

che

alla

cat

ena

carb

onio

sa s

ono

lega

ti

sola

men

te a

tom

i di i

drog

eno

-o

lo im

plic

a la

pre

senz

a di

un

O

H

-am

min

a im

plic

a la

pre

senz

a di

N

H2

-a

le im

plic

a la

pre

senz

a di

un

grup

po

carb

onili

co a

lles

trem

it

della

ca

tena

-o

ne im

plic

a la

pre

senz

a di

un

grup

po

carb

onili

co a

llin

tern

o de

lla c

aten

a e

non

alle

stre

mit

acid

o -o

ico

impl

ica

la p

rese

nza

di u

n gr

uppo

car

boss

ilico

-e

tere

impl

ica

la p

rese

nza

di u

n gr

uppo

est

ere

-am

mid

e in

dica

la p

rese

nza

del

grup

po a

mm

idic

o.

Le p

osiz

ioni

dei

sos

titue

nti l

ungo

la

cate

na s

ono

cont

radd

istin

te d

a nu

mer

i.

I GR

UP

PI F

UN

ZIO

NA

LI P

I C

OM

UN

I

H

H

O

C

H

H

Esem

pi

Et-a

n-al

eD

ue a

tom

i di c

arbo

nio

Lega

mi s

empl

ici n

ella

cat

ena

Carb

onile

alle

stre

mit

del

la c

aten

a

Aci

do b

ut-a

n-oi

coQ

uatt

ro a

tom

i di c

arbo

nio

Lega

mi s

empl

ici n

ella

cat

ena

Acid

o ca

rbos

silic

o al

lest

rem

it

Pro

p-2-

en-1

-olo

Tre

atom

i di c

arbo

nio

Dop

pio

lega

me

nella

cat

ena

Grup

po o

ssid

rilic

o al

lest

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it

Pen

t-an

-2-o

neCi

nque

ato

mi d

i car

boni

oLe

gam

i sem

plic

i nel

la c

aten

aCa

rbon

ile s

ul s

econ

do a

tom

o di

car

boni

o

Gru

ppi f

unzi

onal

i e n

omen

clat

ura

dei c

ompo

sti o

rgan

ici

Chim

ica

B. G

rupp

i fun

zion

ali e

reat

tivi

t

B1

Chim

ica

B. G

rupp

i fun

zion

ali e

reat

tivi

t

Nom

e de

l gru

ppo

Tipo

di c

ompo

sto

Form

ula

di s

trut

tura

Oss

idril

eA

lcol

O

H

Alo

geno

Alo

genu

roX

Am

min

oA

mm

ina

N

H2

Carb

onile

Ald

eide

(all

estr

emit

del

la c

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a)

Chet

one

(all

inte

rno

della

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Carb

ossi

leA

cido

car

boss

ilico

Eter

eoEt

ere

O

Am

mid

ico

Am

mid

eC

N

||

|

O H

12

GR

UP

PI F

UN

ZIO

NA

LI E

SIT

I REA

TTIV

I

I gru

ppi f

unzi

onal

i det

erm

inan

o il

com

port

amen

to c

him

ico

de

lle m

olec

ole

poic

h c

onte

ngon

o i s

iti r

eatt

ivi.

In u

na m

olec

ola

poss

ono

esis

tere

due

tip

i di s

iti re

attiv

i.Si

ti p

over

i di e

lett

roni

(con

tras

segn

ati c

on il

sim

bolo

+ )

Siti

ric

chi d

i ele

ttro

ni (c

ontr

asse

gnat

i con

il s

imbo

lo

- )

Siti

pov

eri d

i ele

ttro

ni

Siti

ric

chi d

i ele

ttro

niU

n at

omo

lega

to a

un

altr

o at

omo

Un

atom

o co

n un

a o

pi

copp

iepi

el

ettr

oneg

ativ

o so

litar

ie

NC

OC

ld

+d

Ioni

pos

itivi

N

O2

H+

Un

sist

ema

CC

CLA

SSIF

ICA

ZIO

NE

DEL

LE R

EAZI

ON

I OR

GA

NIC

HE

Le re

azio

ni o

rgan

iche

si c

lass

ifica

no in

due

mod

i.

In

bas

e al

tipo

di r

eage

nte

utili

zzat

o. S

e si

agg

iung

e un

nuc

leof

ilo la

reaz

ione

d

etta

nuc

leof

ila; s

e si

agg

iung

e un

ele

ttro

filo

la re

azio

ne

det

ta e

lett

rofi

la.

In

bas

e a

ci

che

acca

de n

el c

orso

del

la re

azio

ne. S

e si

att

acca

un

atom

o o

un g

rupp

o, la

reaz

ione

d

etta

add

izio

ne; s

e si

ve

rific

a il

cont

rario

, oss

ia s

e du

e at

omi s

i allo

ntan

o da

ato

mi d

i car

boni

o ad

iace

nti,

la re

azio

ne

det

ta e

limin

azio

ne. S

e un

at

omo

o un

gru

ppo

rim

piaz

zato

da

un a

ltro,

la re

azio

ne

det

ta s

osti

tuzi

one.

In u

na s

ostit

uzio

ne, l

ato

mo

o il

grup

po

che

vien

e rim

piaz

zato

d

etto

gru

ppo

usce

nte.

Le

part

icel

le c

he m

anife

stan

o un

a ce

rta

tend

enza

a e

sser

e es

puls

e da

lla

mol

ecol

a so

no c

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ifica

te c

ome

buon

i gru

ppi u

scen

ti. In

gen

ere

le b

asi d

ebol

i (pe

ssim

i nuc

leof

ili) s

ono

buon

i gru

ppi u

scen

ti.

Se u

na m

olec

ola

subi

sce

una

riorg

aniz

zazi

one

delle

sue

par

ti co

stitu

tive,

la re

azio

ne

det

ta t

rasp

osiz

ione

.

REA

GEN

TI

I rea

gent

i son

o so

stan

ze a

ggiu

nte

ai c

ompo

sti o

rgan

ici

per f

arli

reag

ire. I

reag

enti

sono

cla

ssifi

cati

in b

ase

al t

ipo

di s

ito re

attiv

o co

n il

qual

e re

agis

cono

.I r

eage

nti c

he s

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attr

atti

da re

gion

i car

iche

po

sitiv

amen

te, o

ssia

da

siti

pove

ri di

ele

ttro

ni, s

ono

dett

i nuc

leof

ili. I

nuc

leof

ili s

ono

part

icel

le a

vent

i cop

pie

elet

tron

iche

sol

itar

ie.

Un

utile

rego

la d

i car

atte

re g

ener

ale

affe

rma

che

le b

asi

fort

i son

o an

che

buon

i nuc

leof

ili.

I rea

gent

i che

son

o at

trat

ti da

regi

oni c

aric

he

nega

tivam

ente

, oss

ia d

a si

ti ric

chi d

i ele

ttro

ni, s

ono

dett

i ele

ttro

fili.

A v

olte

la n

atur

a el

ettr

ofila

del

reag

ente

dovu

ta a

un

dipo

lo in

dott

o o

caus

ato

dallo

ste

sso

com

post

o co

invo

lto n

ella

reaz

ione

. Di c

onse

guen

za,

un e

lett

rofil

o

un a

ccet

tore

di u

na c

oppi

a el

ettr

onic

a.

LA R

EAZI

ON

E FU

NZI

ON

ER?

Qua

nto

ef

ficac

e il

nucl

eofil

o o

lele

ttro

filo?

Qua

nto

elev

ata

la

reat

tivit

del

sito

di r

eazi

one?

CO

CC

lpi

re

attiv

o di

La p

artic

ella

che

att

acca

pu

acc

eder

e al

sito

di r

eazi

one?

C

im

pedi

men

to s

teri

co?

CC

lpi

re

attiv

o di

H

H

H

CC

l

Me

Me

Me

Qua

nto

sono

fort

i i le

gam

i? S

i rom

pera

nno

faci

lmen

te?

CB

rC

Cl

si r

ompe

pi

faci

lmen

te d

i

276

kJ

mol

133

8 kJ

m

ol1

Qua

nto

st

abile

il g

rupp

o us

cent

e? L

e ba

si d

ebol

i son

o bu

oni g

rupp

i usc

enti

.U

n gr

uppo

usc

ente

u

n at

omo

o un

gru

ppo

di a

tom

i che

si

allo

ntan

a da

una

mol

ecol

a pe

r far

spa

zio

a un

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ppo

entr

ante

. H2O

u

n gr

uppo

usc

ente

mig

liore

di O

H

MEC

CAN

ISM

I DI R

EAZI

ON

E

Nel

cor

so d

i qua

lsia

si re

azio

ne s

i ver

ifica

la s

ciss

ione

e la

form

azio

ne d

i leg

ami.

Poi

ch

i leg

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ono

espr

essi

one

di fo

rze

tra

porz

ioni

pos

itive

e n

egat

ive

delle

par

ticel

le, l

a fo

rmaz

ione

e la

sci

ssio

ne d

ei le

gam

i im

plic

a lo

spo

stam

ento

di e

lett

roni

.U

n m

ecca

nism

o

la d

escr

izio

ne d

i una

col

lisio

ne e

ffic

ace

tra

i rea

gent

i (un

a pa

rtic

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del

reag

ente

e la

par

ticel

la d

el

com

post

o or

gani

co) e

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ispo

sizi

one

elet

tron

ica

che

si o

ttie

ne q

uand

o i r

eage

nti s

i con

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ono

nei p

rodo

tti.

La m

aggi

or p

arte

dei

mec

cani

smi

cos

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ta d

a un

insi

eme

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iagr

amm

i che

mos

tran

o le

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oinv

olte

nel

pro

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un

att

imo

prim

a de

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ollis

ione

eff

icac

e, e

qui

ndi s

econ

do l

orie

ntaz

ione

pi

opp

ortu

na;

du

rant

e la

col

lisio

ne, q

uand

o gl

i ele

ttro

ni s

i spo

stan

o;

dopo

la c

ollis

ione

.

Gli

spos

tam

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degl

i ele

ttro

ni s

ono

rapp

rese

ntat

i con

fre

cce

curv

e ch

e pa

rton

o da

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oppi

a in

izia

le d

i ele

ttro

ni e

term

inan

o ne

l pun

to in

cui

la c

oppi

a el

ettr

onic

a si

spos

tata

.O

O

Cenn

i di r

eatt

ivit

de

lle m

olec

ole

orga

nich

eB

2Ch

imic

a B

. Gru

ppi f

unzi

onal

i e re

atti

vit

13

SOST

ITU

ZIO

NE

ELET

TRO

FILA

AR

OM

ATIC

A: N

ITR

AZI

ON

E D

EL B

ENZE

NE

Fase

1A

ttac

co in

izia

le.

ef

fett

uato

dag

li el

ettr

oni

del

sis

tem

a ar

omat

ico

sull

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trof

ilo.

Gli

spos

tam

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tron

ici s

i com

pion

o lu

no d

opo

laltr

o. D

appr

ima

una

copp

ia

de

llan

ello

si m

uove

ver

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uest

o sp

osta

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to e

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co d

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min

a la

per

dita

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lit

dell

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lo b

enze

nico

com

e co

nseg

uenz

a de

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terr

uzio

ne d

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de

loca

lizza

zion

e de

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roni

. I

l pro

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o

pert

anto

car

atte

rizza

to d

a un

ene

rgia

di

att

ivaz

ione

ele

vata

.

Fase

2D

ep

roto

na

zio

ne

de

llin

term

ed

io.

Avvi

ene

per o

pera

di u

na p

artic

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bas

ica

pres

ente

nel

la m

isce

la d

i rea

zion

e.D

opo

la ri

moz

ione

del

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mo

di id

roge

no, s

i rip

ristin

a la

del

ocal

izza

zion

e el

ettr

onic

a

e la

con

segu

ente

sta

bilit

.

Fase

3F

orm

azi

on

e d

i un

pro

do

tto

di s

ost

itu

zio

ne

sta

bile

. Il

grup

po n

itro

ha ri

mpi

azza

to o

sos

titui

to u

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roge

no d

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nello

ben

zeni

co.

Il pr

odot

to g

ode

della

sta

bilit

ar

omat

ica.

Clas

sifi

cazi

one

delle

rea

zion

i org

anic

heB

3

NO

+ 2

BH N

O2

NO

2

HB

+

+

12

3

$ #$

Qua

ndo

il ca

rbon

io

lega

to a

un

atom

o pi

el

ettr

oneg

ativ

o

C2,8

Al

3,0

quel

lato

mo

attr

ae v

erso

di s

gl

i ele

ttro

ni d

i leg

ame

eser

cita

ndo

un e

ffet

to in

dutt

ivo.

CA

l

Ci

pu

port

are

alla

sc

issi

one

eter

oliti

ca

com

plet

a de

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ame.

CA

l

Ci

pu

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alla

se

para

zion

e di

car

ica

lung

o il

lega

me.

CA

ld

+d

Se il

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me

si s

cind

e et

erol

itica

men

te, s

i fo

rman

o du

e io

ni:

un a

loge

nuro

e u

n ca

rboc

atio

ne.

CA

l+

Sost

ituzi

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nucl

eofil

a co

n ci

netic

a de

l prim

oor

dine

, SN1

Sost

ituzi

one

nucl

eofil

a co

n ci

netic

a de

l sec

ondo

or

dine

, SN2

La s

epar

azio

ne d

i car

ica

gene

ra u

n at

omo

di

carb

onio

pov

ero

di e

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roni

ch

e fu

nge

da s

ito re

attiv

o co

n un

cen

tro

di c

aric

a po

sitiv

a.

CA

ld

+d

Que

ste

due

poss

ibili

t c

ondu

cono

a d

ue d

iver

si m

ecca

nism

i di

reaz

ione

.

Le

reaz

ion

i o

rgan

ich

e si

po

sso

no

cla

ssif

icar

e in

bas

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rea

gen

ti

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mec

can

ism

o d

i re

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ne.

Le

reaz

ion

i p

i c

om

un

i so

no

:

la

so

stit

uzi

on

e n

ucl

eofi

la;

la

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uzi

on

e el

ettr

ofi

la a

rom

atic

a;

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ion

i d

i ad

diz

ion

e;

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ion

i d

i so

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uzi

on

e.

Ved

iam

on

e al

cun

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Chim

ica

B. G

rupp

i fun

zion

ali e

reat

tivi

t

Chim

ica

B. G

rupp

i fun

zion

ali e

reat

tivi

t

14

Gli

alo

gen

oal

can

i so

no

an

che

det

ti

alo

alca

ni

o a

log

enu

ri a

lch

ilic

i:

CH

3C

H2C

l B

rCH

2C

H2B

r C

HI 3

PR

OB

LEM

I DI I

NQ

UIN

AM

ENTO

DO

VU

TI

AG

LI A

LOG

ENO

ALC

AN

I

Il la

rgo

impi

ego

di a

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noal

cani

a

lla b

ase

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i pr

oble

mi d

i inq

uina

men

to.

I c

loro

fluor

ocar

buri

(CFC

) rila

scia

ti da

gli a

eros

ol

o da

gli i

mpi

anti

di re

frig

eraz

ione

si d

ecom

pong

ono

negl

i str

ati s

uper

iori

dell

atm

osfe

ra d

ove

reag

isco

no

con

lozo

no.

I c

ompo

sti a

rom

atic

i alo

gena

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lcan

i, in

cui

tre

o

quat

tro

atom

i di a

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no s

ono

lega

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lo s

tess

o at

omo

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arbo

nio,

non

idro

lizza

no, c

io

non

sono

bi

odeg

rada

bili,

ma

si s

olub

ilizz

ano

nei t

essu

ti ad

ipos

i. Ci

si

gnifi

ca c

he c

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empo

si a

ccum

ulan

o ne

gli

orga

nism

i che

fung

ono

succ

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vam

ente

da

past

o pe

r i p

reda

tori.

Si r

itien

e ch

e qu

esto

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o di

inqu

inam

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si

a al

la b

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del c

rollo

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la fe

rtili

t e

di a

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istu

rbi

per l

a sa

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um

ana.

CLA

SSI D

I ALO

GEN

OA

LCA

NI

Gli

alog

enoa

lcan

i si p

osso

no c

lass

ifica

re

in b

ase

al n

umer

o di

ato

mi d

i car

boni

o le

gati

al c

arbo

nio

adia

cent

e al

lalo

geno

.

Pri

mar

i:

un a

tom

o di

car

boni

o

Seco

ndar

i:

due

atom

i di c

arbo

nio

Terz

iari

: tr

e at

omi d

i car

boni

o

IL S

ITO

REA

TTIV

O

C2,

5F

4,0

Cl

3,0

Br

2,8

I2,

5

Alo

geno

Ele

ttron

egat

ivit

La m

aggi

or p

arte

deg

li alo

geni

p

i e

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rone

gativ

a de

l car

boni

o. G

li ato

mi d

i alo

geno

lega

ti al

car

boni

o al

lont

anan

o la

den

sit

ele

ttro

nica

dal

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mo

di

carb

onio

, che

div

enta

pov

ero

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roni

. Il l

egam

e co

vale

nte

po

lariz

zato

per

eff

etto

del

la s

epar

azio

ne

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aric

a. Q

uest

o tip

o di

pol

ariz

zazi

one

del l

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e co

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no

ta co

me

effe

tto

indu

ttiv

o.

Cl

Cd+d

gli e

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oni s

ono

allo

ntan

ati d

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nio

I nuc

leof

ili a

ttac

cano

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omo

di c

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nio.

LAT

TACC

O P

OR

TA A

UN

A R

EAZI

ON

E S N

La s

igla

SN s

ta p

er s

ostit

uzio

ne a

ope

ra d

i un

nucl

eofil

o. P

er g

li al

ogen

oalc

ani p

rimar

i il m

ecca

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o

di ti

po S

N2

e co

mpo

rta

la

colli

sion

e tr

a il

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eofil

o en

tran

te e

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omo

di c

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nio

pove

ro d

i el

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oni.

LEL

IMIN

AZI

ON

E

Lelim

inaz

ione

pu

ver

ifica

rsi a

l pos

to d

ella

sos

tituz

ione

. La

prob

abili

t c

he c

i a

ccad

a

mas

sim

a pe

r gli

alog

enoa

lcan

i ter

ziar

i pe

rch

:

i g

rupp

i alc

hilic

i int

ralc

iano

la v

ia a

l nuc

leof

ilo e

ntra

nte

e

i gru

ppi a

lchi

lici r

ilasc

iano

ele

ttro

ni v

erso

il c

arbo

nio

reat

tivo

atte

nuan

done

la re

attiv

it.

La r

eatt

ivit

de

gli a

loge

noal

cani