Le reazioni chimiche organiche, con la loro scissione omolitica ed eterolitica dei legami, sono al centro di questo approfondimento. Si esplorano i meccanismi delle reazioni acido-base, di addizione, eliminazione e sostituzione, oltre all'importanza della termodinamica e della cinetica, che determinano la direzione e la velocità delle trasformazioni chimiche. Gli stati di transizione e l'energia di attivazione sono concetti chiave per comprendere la reattività delle molecole.
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La scissione omolitica avviene quando i due elettroni che formano il legame chimico si dividono equamente tra gli atomi coinvolti, dando origine a due radicali liberi altamente reattivi e instabili
La scissione eterolitica avviene quando il legame chimico si rompe in modo asimmetrico, con entrambi gli elettroni che vanno a uno degli atomi coinvolti, formando un catione e un anione che possono partecipare a reazioni polari
Le reazioni acido-base seguono la teoria di Bronsted-Lowry e sono caratterizzate dalla donazione di un protone da parte di un acido a una base
Le reazioni di addizione comportano l'aggiunta di atomi o gruppi ad una molecola attraverso la rottura di un legame π e la formazione di due legami σ
Le reazioni di eliminazione portano alla formazione di un legame π attraverso la perdita di atomi o gruppi dalla molecola di partenza
Le reazioni di sostituzione si verificano quando un atomo o gruppo di atomi in una molecola viene sostituito da un altro atomo o gruppo, e possono essere nucleofile, elettrofile o radicaliche
Le reazioni chimiche sono guidate da fattori termodinamici come l'energia libera di Gibbs, l'entalpia e l'entropia, che determinano se una reazione è favorita o meno
La velocità di una reazione è determinata dall'energia di attivazione, che rappresenta la barriera energetica che deve essere superata per la trasformazione dei reagenti in prodotti
La stabilità cinetica di una specie chimica indica la sua velocità di reazione, che può essere diversa dalla sua stabilità termodinamica, e questo concetto è importante per comprendere le reazioni in sistemi biologici e industriali
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Scissione omolitica
Due radicali liberi si formano quando un legame si divide equamente, con un elettrone per atomo.
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Rappresentazione scissione omolitica
Frecce ad uncino indicano il movimento di un singolo elettrone verso ciascun atomo.
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Scissione eterolitica
Un catione e un anione si formano quando un legame si rompe asimmetricamente, con entrambi gli elettroni su un atomo.
