Il carbonio e la chimica organica 2 4 6 C Carbonio Il carbonio ha come numero atomico 6 e ha 4 elettroni nell orbitale più esterno. Il carbonio è l elemento che ha numero atomico 6, cioè che possiede 6 elettroni allo stato neutro. La disposizione degli elettroni ne vede 2 nel primo orbitale e 4 nel secondo orbitale. Quest ultimo, per essere completo e rendere l atomo stabile, necessita di altri 4 elettroni, perché il secondo orbitale può contenere un numero massimo di 8 elettroni. Il carbonio può acquisirli formando 4 legami covalenti con altri atomi, generalmente idrogeno, ossigeno, azoto o altri atomi di carbonio. La chimica organica studia il carbonio e i suoi composti, principalmente con H, O, N e altri elementi come zolfo (S) e fosforo (P), che sono alla base delle molecole biologiche di tutti gli esseri viventi: proteine, carboidrati, lipidi e acidi nucleici. Le molecole organiche sono caratterizzate dalla presenza di gruppi funzionali, cioè insiemi di atomi che conferiscono particolari caratteristiche alla molecola. I principali gruppi funzionali sono: Gruppo funzionale ossidrilico o alcolico OH OH O C carbossilico COOH OH H N ALL ORALE MI PREPARO Che cos è l atomo? Quali legami si possono instaurare tra gli atomi? Perché è importante la chimica del carbonio? Nome amminico NH2 H H Descrizione polare e solubile in acqua, tende a formare legami a idrogeno + acido debole, tende a perdere lo ione H , diventando COO + + base debole, tende ad acquistare lo ione H diventando NH3 aldeidico COH C O polare e solubile in acqua chetonico C O CO O P fosfato OH PO3H2 OH + 2 acido, tende a perdere due ioni H diventando PO3 Le reazioni chimiche A + B C + D reagenti prodotti Il verso della freccia indica il verso della reazione; se è presente in entrambi i versi la reazione è reversibile. 262 Una reazione chimica è una trasformazione di una o più sostanze chiamate reagenti che a seguito dell interazione generano altre sostanze chiamate prodotti. L energia gioca un ruolo fondamentale nelle reazioni chimiche; alcune, infatti, avvengono solo se ai reagenti viene fornito un certo quantitativo di energia (chiamata energia di attivazione), per esempio sotto forma di calore. Le reazioni chimiche che richiedono energia sono dette endotermiche, mentre quelle che liberano energia sono dette esotermiche. I catalizzatori sono sostanze in grado di abbassare l energia di attivazione oppure di velocizzare una reazione. Alcuni enzimi svolgono il ruolo di catalizzatori per esempio gli enzimi della fotosintesi e alcuni enzimi coinvolti nella respirazione o nella fermentazione. Le reazioni si possono suddividere in: reazione di sintesi reazione di decomposizione A + B A A A + B B reazione di scambio semplice A B + C reazione di doppio scambio A B + C UDA 6 Principi nutritivi e digestione D B A C + B A C + B D