Chimica: Organica, pH & Redox

Idrocarburi — Alcani, Alcheni, Alchini

📌 Le Tre Famiglie

Famiglia	Legame C–C	Formula gen.	Suffisso
Alcani	Singolo C−C	CₙH₂ₙ₊₂	-ano
Alcheni	Doppio C=C	CₙH₂ₙ	-ene
Alchini	Triplo C≡C	CₙH₂ₙ₋₂	-ino

⚠️ Le formule generali valgono per catene lineari senza ramificazioni. Ogni anello o doppio legame aggiuntivo toglie 2 H rispetto all'alcano corrispondente.

📌 Il carbonio è sempre tetravalente (4 legami). Contare sempre che ogni C abbia esattamente 4 legami totali.

📌 Nomenclatura — Prefissi per n

n (C)	Prefisso	Alcano	Alchene
1	met-	metano	—
2	et-	etano	etene (etilene)
3	prop-	propano	propene
4	but-	butano	butene
5	pent-	pentano	pentene
6	es-	esano	esene
7	ept-	eptano	eptene
8	ott-	ottano	ottene

💡 Mnemonica: Mia Ex Portava Brutto Panino Estremamente Eccessivo Ogni giorno → Met, Et, Prop, But, Pent, Es, Ept, Ott.

📐 Visualizzatore Molecolare Interattivo

Molecola:

Struttura — canvas

📌 Proprietà delle Famiglie

Proprietà	Alcani	Alcheni	Alchini
Reattività	Bassa	Media	Alta
Reazione tipica	Sostituzione	Addizione	Addizione
Ibridazione C	sp³	sp²	sp
Angolo legame	109.5°	120°	180°
Geometria	Tetraedrica	Planare	Lineare

📌 Gli alcheni e alchini sono insaturi: reagiscono con H₂ in addizione (idrogenazione). Gli alcani sono saturi: non aggiungono H₂.

📌 Gruppi Funzionali Importanti

Gruppo	Struttura	Classe	Suffisso
−OH	R−OH	Alcol	-olo
−CHO	R−CHO	Aldeide	-ale
−CO−	R−CO−R'	Chetone	-one
−COOH	R−COOH	Acido carboss.	-oico
−NH₂	R−NH₂	Ammina	-ammina
−COO−	R−COO−R'	Estere	-ato

⚠️ Al TOLC-I compare spesso il riconoscimento della classe di composto dal gruppo funzionale. Memorizza specialmente: −OH=alcol, −COOH=acido, −NH₂=ammina.

pH, Acidi e Basi

📌 Definizioni

Arrhenius (1884):

Acido: produce H⁺ in acqua → HCl → H⁺ + Cl⁻
Base: produce OH⁻ in acqua → NaOH → Na⁺ + OH⁻

Brønsted-Lowry (1923, più generale):

Acido: donatore di protoni H⁺
Base: accettore di protoni H⁺
Coppia coniugata: acido ⇌ base + H⁺

📌 L'acqua è anfotera: può essere sia acido (dona H⁺) che base (accetta H⁺). H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ (autoionizzazione).

Forza di acidi e basi:

Acidi forti	Acidi deboli
HCl, HBr, HI	CH₃COOH (aceto)
HNO₃, HClO₄	H₂CO₃ (carb.)
H₂SO₄	H₃PO₄

Basi forti	Basi deboli
NaOH, KOH	NH₃ (ammoniaca)
Ca(OH)₂, Ba(OH)₂	Amine organiche

⚠️ Acido/base forte = si dissocia completamente in acqua. Acido/base debole = si dissocia parzialmente (equilibrio).

📌 pH e Scala

pH = −log₁₀[H⁺]

[H⁺] = 10⁻ᵖᴴ
pH + pOH = 14 (a 25°C)
Kw = [H⁺][OH⁻] = 10⁻¹⁴

        ← ACIDO
        NEUTRO 7
        BASICO →
      

Calcolatore pH interattivo

pH = 7.0

Soluzione	pH circa	[H⁺]
Acido cloridrico 0.1M	1	0.1 mol/L
Succo limone	2	0.01 mol/L
Aceto	3	0.001 mol/L
Caffè	5	10⁻⁵ mol/L
Acqua pura	7	10⁻⁷ mol/L
Sangue	7.4	4×10⁻⁸
Acqua di mare	8.3	5×10⁻⁹
NaOH 0.1M	13	10⁻¹³ mol/L

📌 Neutralizzazione e Titolazione

Un acido e una base reagiscono per formare sale + acqua:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O
H₂SO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + 2H₂O

📌 Al punto di equivalenza: moli H⁺ = moli OH⁻. Titolazione: n_acido · c_acido · V_acido = n_base · c_base · V_base (n = numero di H⁺ o OH⁻ per molecola).

📝 Calcolo pH acido forte:

HCl 0.01 M → [H⁺]=0.01
pH = −log(0.01) = −log(10⁻²) = 2

📝 Calcolo pH base forte:

NaOH 0.001 M → [OH⁻]=10⁻³
pOH = 3 → pH = 14−3 = 11

⚠️ Per acido forte: pH = −log(c). Per base forte: pOH = −log(c), poi pH = 14−pOH. Non confonderli!

Ossidoriduzioni (Redox)

📌 Ossidazione e Riduzione

📌

OIL RIG — regola mnemonica:
Oxidation Is Loss (di elettroni)
Reduction Is Gain (di elettroni)

Ossidazione: perde e⁻ → n.o. aumenta
Riduzione: acquista e⁻ → n.o. diminuisce

Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻ (ossidazione)
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (riduzione)

📌 Ossidante = si riduce (acquista e⁻, viene "ridotto"). Riducente = si ossida (perde e⁻, viene "ossidato"). Ossidante e riducente vanno sempre in coppia.

📌 Numero di Ossidazione (n.o.)

Il n.o. è la carica "formale" di un atomo in un composto:

Regola	n.o.
Elemento puro (H₂, O₂, Fe…)	0
Ione monoatomico (Na⁺, Cl⁻)	= carica
O nei composti	−2 (eccetto H₂O₂: −1)
H nei composti	+1 (eccetto idruri: −1)
F sempre	−1
Molecola neutra	Σ n.o. = 0
Ione poliatomico	Σ n.o. = carica

💡 In H₂SO₄: O=−2 (×4=−8), H=+1 (×2=+2). Per la molecola neutra: 2+S−8=0 → S = +6. In SO₄²⁻: S+(−8)=−2 → S=+6. Stesso!

Trova il n.o. dell'elemento X

Composto:

📌 Bilanciamento Redox — Metodo delle Semireazioni

Il metodo delle semireazioni è il più sistematico:

📌

Passi:
1. Separa ossidazione e riduzione
2. Bilancia gli atomi (prima elementi, poi O con H₂O, poi H con H⁺)
3. Bilancia le cariche con e⁻
4. Moltiplica per rendere e⁻ uguali
5. Somma le semireazioni

📝 Esempio: Fe²⁺ + MnO₄⁻ in acido

Ossid.: Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻ (×5)
Rid.: MnO₄⁻+8H⁺+5e⁻ → Mn²⁺+4H₂O

Somma:
5Fe²⁺ + MnO₄⁻ + 8H⁺
→ 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

Ossidanti e riducenti comuni al TOLC:

Ossidante	Ridotto a
MnO₄⁻ (acido)	Mn²⁺
MnO₄⁻ (neutro)	MnO₂
Cr₂O₇²⁻ (acido)	Cr³⁺
H₂O₂	H₂O
O₂	O²⁻ o H₂O

Riducente	Ossidato a
Fe²⁺	Fe³⁺
I⁻	I₂
SO₃²⁻	SO₄²⁻
Zn, Fe, Al (metalli)	Ioni M²⁺, M³⁺

Reazioni di Combustione

📌 Combustione Completa e Incompleta

Combustione completa (O₂ sufficiente):

Idrocarburo + O₂ → CO₂ + H₂O

Combustione incompleta (O₂ insufficiente):

Idrocarburo + O₂ → CO + H₂O (↑ pericoloso!)
oppure → C + H₂O (nerofumo)

⚠️ CO (monossido di carbonio) è inodore, incolore e altamente tossico. Si forma in combustione incompleta (stufe, motori in ambienti chiusi). CO si lega all'emoglobina con affinità 200× > O₂.

Formula generale per alcani CₙH₂ₙ₊₂:

CₙH₂ₙ₊₂ + (3n+1)/2 · O₂ → n·CO₂ + (n+1)·H₂O

Per alcheni CₙH₂ₙ:

CₙH₂ₙ + 3n/2 · O₂ → n·CO₂ + n·H₂O

📐 Esempi Bilanciati

Metano (CH₄):

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
Verifica: C:1=1✓ H:4=4✓ O:4=4✓

Propano (C₃H₈):

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
Verifica: C:3=3✓ H:8=8✓ O:10=10✓

Etanolo (C₂H₅OH):

C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

Glucosio (C₆H₁₂O₆) — respirazione cellulare:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + energia

💡 La respirazione cellulare è una combustione "lenta" del glucosio — stessa equazione globale della combustione in fiamma, ma avviene in molti passi controllati con produzione di ATP.

🔢 Calcolatore Combustione — CₙH₂ₙ₊₂

n (atomi C): 3

Bilanciamento visivo

🔁 Ripasso Rapido — Tutte le Formule

Idrocarburi

Alcani: CₙH₂ₙ₊₂ (-ano)
Alcheni: CₙH₂ₙ (-ene)
Alchini: CₙH₂ₙ₋₂ (-ino)

Gruppi Funzionali

−OH → alcol
−COOH → acido carboss.
−NH₂ → ammina

pH = −log[H⁺]
pH+pOH = 14
[H⁺]=10⁻ᵖᴴ

Acidi/Basi

Acido forte: pH = −log(c)
Base forte: pOH = −log(c)
Neutro: pH = 7

Redox

Ossid.: perde e⁻, n.o.↑
Rid.: acquista e⁻, n.o.↓
OIL RIG

n.o. Regole

O = −2 (eccetto H₂O₂=−1)
H = +1 (eccetto idruri=−1)
Σ n.o. = carica totale

Combustione

Completa → CO₂+H₂O
Incompleta → CO+H₂O
CH₄+2O₂ → CO₂+2H₂O

Glucosio

C₆H₁₂O₆+6O₂ →
6CO₂+6H₂O
(respir. cellulare)

🎯

Organica, pH & Redox

Idrocarburi — Alcani, Alcheni, Alchini

pH, Acidi e Basi

Ossidoriduzioni (Redox)

Reazioni di Combustione

Esercizi Misti — Stile TOLC-I