Exempla Quaestionum et Disputatio de Compositis Organicis ex Catenis Carboneis Compositis
Composita organica sunt classis maior compositorum chemicorum quae carbonium in compositione cum aliis elementis continent, imprimis hydrogenio, oxygenio, nitrogenio, sulphure, et halogenis. Una proprietas compositorum organicorum est praesentia catenarum carbonicarum, quae varias structuras, ut catenas rectas, catenas ramosas, vel anulos, formare possunt. In hoc articulo, exempla problematum aliquot ad composita organica ex catenis carbonicis composita pertinentia, cum explicationibus, tractabimus.
Exemplum Quaestionis 1
Quaestio:
Benzenum est unum e notissimis compositis aromaticis et constat ex sex atomis carbonis anulum formantibus. Dic structuram Lewisianam benzeni et explica stabilitatem huius structurae.
Disputatio:
Benzenum formulam molecularem C₁₁H₁ habet. Structura eius Lewisiana sex atomi carbonii hexagonum formantes depingitur, quoquo atomo carbonii uno atomo hydrogenii coniuncto. Quisque atomus carbonii alternatim duplices vincula cum simplicibus habet.
Descriptio structurae Lewisianae benzeni sequitur:
''
HH
\ /
C = C
/ \
CC
| |
CC
\ /
CC
| |
HH
''
Stabilitas structuralis benzeni notione resonantiae explicatur, in qua positiones vinculorum duplicium et singularium alternant in structura quae revera est hybrida plurium structurarum resonantiarum. Haec resonantia delocalizationem electronum π per anulum efficit, quae vicissim moleculae benzeni stabilitatem additam praebet.
Exemplum Quaestionis 2
Quaestio:
Nomen IUPAC sequentis compositi determina: CH3-CH2-CH(CH3)-CH2-CH3.
Disputatio:
Compositum est catena carbonica recta cum uno ramo. Primum gradum est determinare longissimam catenam carbonicam quinque atomos carbonicos continentem, nomen ei pentani ut basin dans.
Deinde, ramus in forma gregis methylici (-CH3) in tertio carbonio ab utroque extremo locatus est, itaque numerum positionis 3 huic ramo damus.
Ergo nomen IUPAC compositi est 3-methylpentanum.
Exemplum Quaestionis 3
Quaestio:
Numerum isomerorum structuralium alcani cum formula moleculari C5H12 numera.
Disputatio:
Alcani cum quinque atomis carbonis (pentanum) plures isomeros structurales habent:
1. Pentanum (n-pentanum):
''
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
''
2. 2-methylbutanum (isopentanum):
''
CH3
|
CH3-CH-CH2-CH3
''
3. 2,2-dimethylpropanum (neopentanum):
''
CH3
|
CH3-C-CH3
|
CH3
''
Cum nullae plures structurae diversae cum eodem numero atomorum carbonii exstent sine mutatione sequentia catenae carbonii vel positionis gregis methylici, tantum tres isomeros structurales pro C5H12 habemus.
Exemplum Quaestionis 4
Quaestio:
Structuram compositi ethanoli (C2H5OH) delinea et proprietates eius physicas chemicasque importantes describe.
Disputatio:
Structura compositi ethanoli haec est:
''
HH
\ |
HCC-OH
| |
HH
''
Proprietates physicae ethanoli:
1. Ethanolum est liquor clarus, incolor, odore distincto.
2. Punctum ebullitionis eius est 78.37°C et punctum congelationis est -114.1°C.
3. Bene solubilis in aqua propter facultatem formandi nexus hydrogenii cum moleculis aquae.
Proprietates chemicae ethanoli:
1. Ethanolum cum acidis carboxylicis reagere potest ad esteres formandos.
2. Ethanolum etiam oxidationem in acetaldehydum et deinde in acidum aceticum subire potest.
3. Ethanolum in aere inflammabile est, flamma caerulea vix conspicua.
Exemplum Quaestionis 5
Quaestio:
Configurationem R/S carbonii chiralis in molecula acidi lactici, cuius formula molecularis est CH3-CH(OH)-COOH, determina.
Disputatio:
Gradus ad configurationem R/S constituendam:
1. Atomos carbonii chirales (stereoisomeros) in molecula identifica. Carbones chirales in acido lactico sunt atomi carbonii cum gregibus -OH, -COOH, -CH3, et -H iuncti.
2. Prioritates secundum numerum atomicum assigna (regulae Cahn-Ingold-Prelog): -OH (prioritas 1), -COOH (prioritas 2), -CH3 (prioritas 3), et -H (prioritas 4).
3. Gregem cum infima prioritate (-H) ad tergum dirige.
4. Series ab 1 ad 3 verifica. Si contra horologii directionem vertitur, configuratio est S; si secundum horologii directionem, configuratio est R.
Ergo, pro acido lactico,
– Prioritas: -OH (1), -COOH (2), -CH3 (3)
Ordo ab 1 ad 3 est secundum horarium, ergo configuratio est R.
Ergo acidum lacticum configurationem R in carbonio suo chirali habet.
conclusio
Clavis est in chemia organica intellegere structuram et nomenclaturam compositorum organicorum, praesertim eorum quae ex catenis carbonis constant. Hic articulus nonnulla exempla problematum et disputationes praebet, structuras resonantiae, nomenclaturam IUPAC, isomerisationem, et configurationes stereoisomericas tractans. Speratur hanc disputationem lectoribus adiuturam esse ut melius intellegant et adhibeant notiones importantes in chemia organica.
