Gli idrocarburi sono un argomento di base della chimica organica.
Si tratta di una particolare tipologia di composti chimici che devi assolutamente conoscere perché è molto probabile che ti vengano chiesti durante compiti in classe, interrogazioni e nei quiz di chimica dei test di medicina e odontoiatria, veterinaria, professioni sanitarie.
Per cui, leggi l’articolo per studiare o ripassare la teoria. In più, guarda la videolezione sugli idrocarburi del nostro docente e tutor di chimica.
Gli idrocarburi
Cosa sono gli idrocarburi? La definizione più comune di idrocarburi è:
composti organici formati da atomi di carbonio e idrogeno.
Gli atomi di carbonio costituiscono la struttura centrale della molecola, a cui sono collegati quelli di idrogeno.
Gli idrocarburi sono un argomento base di chimica anche perché sono molto diffusi nella vita di tutti giorni, dato che vengono utilizzati come combustibili.
A seguire, vedremo le loro proprietà chimiche e fisiche, come sono classificati e i principali tipi di idrocarburi.
Gli idrocarburi: caratteristiche chimiche e proprietà fisiche
Come accennato sopra, la struttura molecolare degli idrocarburi si distingue per avere uno scheletro carbonioso legato ad atomi di idrogeno.
Questa particolarità è alla base delle altre caratteristiche chimiche degli idrocarburi:
- ogni atomo di carbonio forma un legame singolo, doppio o triplo con l’atomo di carbonio adiacente usando gli elettroni di valenza. I rimanenti elettroni vanno a formare il legame con l’idrogeno;
- per parlare di molecola di idrocarburo, non è necessario che a ogni atomo di carbonio sia legato almeno un atomo di idrogeno, ma possono esserci atomi di carbonio legati solo ad altri atomi di carbonio;
- aumentando il numero di atomi di carbonio cambia il tipo di idrocarburo che si può formare;
- gli idrocarburi sono gli unici composti organici a non includere il gruppo funzionale, ossia quella parte della struttura molecolare che determina il comportamento chimico-fisico di una molecola, aspetto che implica che tutti i composti con quel dato gruppo si comportino in modo simile.
Il metano, CH4, è l’idrocarburo con la catena più corta, formata da un solo atomo di carbonio. Mentre gli idrocarburi con due atomi di carbonio sono solo tre: l’acetilene, C2H2, l’etilene, C2H4, e l’etano, C2H6.
Anche le proprietà fisiche degli idrocarburi dipendono dalla loro struttura molecolare:
- la maggior parte non ha colore, ad eccezione di quelli con molti legami coniugati come i polidieni e gli idrocarburi aromatici policondensati. Un esempio è il rubrene rosso arancio;
- gli idrocarburi sono composti solubili nei solventi organici ma non in acqua. Più precisamente, la loro solubilità nei composti organici è inversamente proporzionale al peso molecolare. Più il peso aumenta più diminuisce la solubilità;
- all’aumentare del peso molecolare aumentano anche il punto di fusione e di ebollizione.
Per ripassare gli argomenti di chimica collegati, leggi anche la solubilità e le proprietà colligative.
Classificazione degli idrocarburi
Esistono diversi tipi di idrocarburi proprio perché gli atomi del carbonio hanno la tendenza a legarsi fra di loro per formare catene aperte o anelli, dando forma a strutture più o meno lunghe e ramificate.
Quali sono i principali idrocarburi?
In base alla proprietà fisiche, a seconda delle condizioni di pressione e temperatura dell’ambiente, gli idrocarburi si dividono in liquidi, solidi o gassosi. Ne sono esempi rispettivamente il petrolio, l’asfalto, il butano.
Invece, in base alle proprietà chimiche abbiamo due grandi gruppi di idrocarburi, divisibili in sottogruppi:
- idrocarburi alifatici, a catena aperta o ciclici, entrambi divisibili in saturi o insaturi;
- idrocarburi aromatici, monociclici o policiclici.
La suddivisione degli idrocarburi in saturi e insaturi dipende dal tipo di legame tra gli atomi di carbonio, che può essere singolo (idrocarburi saturi), doppio o triplo (idrocarburi insaturi).
Invece, la distinzione tra idrocarburi a catena aperta o ciclici è data dalla loro geometria: ciclica, ramificata o lineare. Una struttura è ciclica quando è richiusa su stessa, a differenza di una lineare.
Formule generali degli idrocarburi
Ecco le formule generali dei principali idrocarburi:
- alcani CnH2n+2
- alcheni CnH2n
- alchini CnH2n-2
- cicloalcani CnH2n
- cicloalcheni CnH2n-2
- cicloalchini CnH2n-4
Idrocarburi alifatici
Gli idrocarburi alifatici sono quelli privi di aromaticità.
Come detto sopra, gli idrocarburi alifatici si dividono in idrocarburi alifatici a catena aperta e idrocarburi alifatici ciclici, ed entrambi questi due sottogruppi in saturi e insaturi.
Più esattamente, gli idrocarburi alifatici a catena aperta si dividono in:
- saturi, gli alcani;
- insaturi, gli alcheni e gli alchini. Gli alcheni includono i polieni, che sono distinti tra dieni e trieni.
Gli idrocarburi alifatici ciclici si distinguono in:
- saturi, i cicloalcani;
- insaturi, i cicloalcheni e cicloalchini.
Gli alcani e i cicloalcani sono saturi perché hanno legami singoli. Gli alcheni, gli alchini, i cicloalcheni hanno almeno un legame doppio o triplo, infatti sono insaturi.
Idrocarburi aromatici
Gli idrocarburi aromatici sono divisi in monociclici e policiclici. Gli idrocarburi aromatici sono idrocarburi insaturi caratterizzati da una particolare struttura molecolare.
L’idrocarburo aromatico tipico è il benzene, da cui derivano tutti gli altri idrocarburi aromatici, che pertanto hanno proprietà chimiche simili a quelle del benzene.
Per capire bene cos’è l’aromaticità, leggi i composti aromatici.
Guarda anche la videolezione sugli idrocarburi del nostro docente e tutor WAU! su come rappresentarli, come classificarli e come assegnare il nome IUPAC agli idrocarburi.
Video nel testo di Orlando Cialli , tutor e docente WAU!
Immagine in evidenza di Pixabay da Pexels
