I gruppi funzionali in chimica

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Introduzione

Le sostanze organiche si contano ormai a milioni, e ogni anno se ne scoprono in natura o se ne sintetizzano in laboratorio parecchie migliaia. Queste cifre immense potrebbero far nascere il dubbio che, chi si accinge a conoscere una materia del genere, stia affrontando un'impresa disperata, ma in verità nelle sostanze organiche ricorrono con grande frequenza certi raggruppamenti di atomi, che in chimica si dicono gruppi funzionali e che conferiscono alle molecole nelle quali sono presenti, caratteristiche chimiche comuni e identificabili. Nella seguente guida analizzeremo nel dettaglio i gruppi funzionali.

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Idrocarburi

Bisogna prendere prima di tutto in considerazione gli idrocarburi, che contengono due soli elementi: il carbonio e l'idrogeno. L'aspetto chiave della loro struttura è costituito dalla presenza di legami carbonio-carbonio stabili: di tutti gli elementi il carbonio è l'unico che abbia la capacità di dar luogo a lunghe e stabili catene di atomi congiunti da legami semplici, doppi o tripli. Gli idrocarburi si possono classificare in quanto categorie, suddivisi in alcani, in alcheni, in alchini e in idrocarburi aromatici.

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Alcani

Tra gli alcani più conosciuti, vi sono il metano CH4, l'etano C2H6, il propano C3H8 e il butano C4H10, mentre quelli meno conosciuti sono il pentano C5H12, l'esano C6H14, l'eptano C7H16 l'ottano C8H18, il nonano C9H20 ed il decano C10H22. Questi si dicono alcani a catena lineare, intendendo con ciò che i loro atomi sono collegati in successione semplice e prendono come desinenza -ano.

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Alcheni

Per quanto concerne gli alcheni, differiscono dagli alcani per il fatto di presentare almeno un doppio legame. La presenza di un doppio legame fa diminuire di due unità il numero complessivo degli atomi di idrogeno rispetto a quello degli alcani corrispondenti, e ciò giustifica l'aggettivo di insaturi attribuito a questa categoria di idrocarburi. Inoltre, il doppio legame conferisce alla molecola una reattività considerevolmente superiore a quella tipica degli alcani.

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Idrocarburi aromatici

Per finire, vi sono gli idrocarburi aromatici, che costituiscono un'importante e numerosa classe di composti organici, il cui prototipo è il benzene C6H6, seguito dalla naftalina, l'antracene, il toluene o metilbenzene e il fenantrene. Si può notare che questa molecola ha una struttura piana ed è dotata di simmetria elevata. Il comportamento chimico del benzene è del tutto dissimile da quello degli alcheni e degli alchini. La grande stabilità degli idrocarburi aromatici si deve alla delocalizzazione degli elettroni dei corrispettivi orbitali.

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