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Alchini

Gli alchini hanno un triplo legame C≡C e formula CnH2n−2. I due carboni del triplo legame sono ibridati sp, perciò la molecola è una linea retta. Un idrogeno legato a un carbonio del triplo legame è debolmente acido, perché un carbonio sp trattiene forte gli elettroni: basi forti come NaNH₂ lo strappano via. Il triplo legame può aprirsi due volte, quindi gli alchini addizionano due molecole di H₂, X₂ o HX. Con l'acqua (catalizzatore Hg²⁺) danno aldeidi o chetoni, e tre molecole di etino possono unirsi a formare benzene.

🎬 Storia passo dopo passo

  1. L'etino è una linea retta. Ogni carbonio è sp. Il triplo legame è un legame σ più due legami π, che avvolgono l'asse C–C come un tubo.
  2. Metti il carburo di calcio nell'acqua. L'acqua cede due H⁺ al carburo. Esce gas etino a bolle.
  3. Confronta tre idrocarburi. Più carattere s ha un carbonio, più forte trattiene gli elettroni. Perciò l'H dell'etino (50% s) se ne va più facilmente.
  4. L'ammiduro di sodio (NaNH₂) è una base forte. Strappa un H⁺ all'etino e si forma l'acetiluro di sodio. Etene ed etano non ci riescono.
  5. Il triplo legame si apre in due tempi. Il primo Br₂ crea C=C, il secondo Br₂ crea C–C. Il colore rosso-bruno scompare.
  6. Tocca a te: aggiungi acqua con Hg²⁺ e guarda l'enolo trasformarsi in etanale. Oppure unisci tre etini a formare benzene.

Suggerimento: trascina la scena 3D per ruotarla. Usa due dita per zoomare.

🤔 Dubbi comuni, chiariti

Perché l'etino è dritto?

Un carbonio sp ha solo due orbitali ibridi, e due cose si respingono al meglio quando puntano esattamente in versi opposti: 180°.

Da dove vengono i due H dell'etino?

Dall'acqua. Lo ione carburo C₂²⁻ è una base forte: prende un H⁺ da ciascuna di due molecole d'acqua.

Che cosa cambia davvero "più carattere s"?

Avvicina gli elettroni di legame al nucleo del carbonio. Il legame C–H si rompe più facilmente, così l'H se ne va come H⁺.

Perché il NaOH non riesce a togliere l'H dell'etino?

L'etino è un acido più debole dell'acqua. OH⁻ non è abbastanza forte; serve una base molto più forte come NH₂⁻.

Perché gli alchini hanno bisogno di due Br₂?

Un triplo legame ha due legami π. Ogni Br₂ consuma un legame π: C≡C → C=C → C–C.

Che cos'è un enolo?

"en" (C=C) + "olo" (OH): una molecola con un OH su un carbonio del doppio legame. Si riorganizza in fretta in un composto con C=O.

Struttura e nomenclatura degli alchini

Un alchino ha un triplo legame C≡C. Formula generale CₙH₂ₙ₋₂. Il primo termine è l'etino (acetilene) HC≡CH.

Preparazione dell'etino

  1. Dal carburo di calcio: CaC₂ + 2H₂O → HC≡CH + Ca(OH)₂. Il carburo di calcio si ottiene riscaldando calce viva e coke: CaO + 3C → CaC₂ + CO.
  2. Dai dialogenuri vicinali: si toglie HX due volte. KOH alcolico elimina il primo HX e dà un alogenuro vinilico; il secondo passaggio, più difficile, richiede l'ammiduro di sodio (NaNH₂): BrCH₂–CH₂Br → CH₂=CHBr → HC≡CH.

Proprietà fisiche

Etino, propino e butini sono gas; i successivi otto sono liquidi; quelli più grandi sono solidi. L'etino puro non ha odore; l'odore di aglio dell'etino da carburo viene dalle impurità (PH₃, H₂S). Gli alchini sono poco polari, più leggeri dell'acqua e non si mescolano con l'acqua. I punti di ebollizione aumentano con la dimensione.

Carattere acido degli alchini

Un idrogeno legato a un carbonio del triplo legame (≡C–H) è debolmente acido. Una base forte può strapparlo.

Perché?

Un orbitale s sta più vicino al nucleo di un orbitale p. Più carattere s ha un ibrido, più forte trattiene i suoi elettroni:

Quindi un carbonio sp è il più elettronegativo. Attira verso di sé gli elettroni del legame C–H, e l'H può andarsene come H⁺. Lo ione che resta (acetiluro, HC≡C⁻) tiene la sua coppia solitaria in un orbitale sp vicino al nucleo, perciò è abbastanza stabile.

Ordine di acidità: HC≡CH > H₂C=CH₂ > CH₃–CH₃. Tra gli alchini: HC≡CH > CH₃–C≡CH ≫ CH₃–C≡C–CH₃. Il but-2-ino non ha ≡C–H, quindi non è affatto acido. Gli alchini restano acidi molto più deboli di acqua o alcol; l'etino non fa diventare rossa la cartina al tornasole.

Così possiamo distinguere un alchino terminale (≡C–H a fine catena) da uno interno: solo quello terminale reagisce con NaNH₂ (e dà un precipitato bianco con AgNO₃ ammoniacale).

Reazioni di addizione degli alchini

Il triplo legame ha due legami π, quindi l'addizione può avvenire due volte. Gli alchini sono meno reattivi degli alcheni verso gli elettrofili, perché gli elettroni π della nuvola a tubo sono trattenuti più forte dai carboni sp.

1. Idrogeno

HC≡CH + H₂ → H₂C=CH₂ → (+H₂) → CH₃–CH₃ (Pt, Pd o Ni). Il catalizzatore di Lindlar si ferma all'alchene (cis).

2. Alogeni

HC≡CH + Br₂ → BrCH=CHBr (1,2-dibromoetene); + Br₂ → Br₂CH–CHBr₂ (1,1,2,2-tetrabromoetano). Il colore rosso-bruno del bromo svanisce: è un test per l'insaturazione.

3. Acidi alogenidrici

Si addizionano due HX, entrambi secondo la regola di Markovnikov, quindi i due X finiscono sullo stesso carbonio (un dialogenuro geminale): HC≡CH + HBr → CH₂=CHBr; + HBr → CH₃–CHBr₂ (1,1-dibromoetano). Propino + 2HBr → CH₃–CBr₂–CH₃.

4. Acqua (idratazione)

Con H₂SO₄ al 40% e HgSO₄ all'1% a 333 K si addiziona una H₂O. Prima si forma un enolo (un C=C con un OH sopra). L'enolo è instabile: il suo H passa dall'O al C e si forma un C=O (tautomeria).

5. Polimerizzazione

6. Combustione

2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O, con una fiamma caldissima usata per la saldatura.

Formule e definizioni chiave

Esempi svolti

1. Scrivi la formula dell'alchino con 5 atomi di carbonio.

CₙH₂ₙ₋₂ con n = 5: H = 10 − 2 = 8. Il pentino è C₅H₈.

2. Quale è più acido: l'etene o l'etino? Spiega in una riga.

L'etino. Il suo carbonio è sp (50% di carattere s) e trattiene più vicino gli elettroni del C–H, quindi l'H se ne va come H⁺ più facilmente che dall'etene sp² (33% s).

3. Quali di questi reagiscono con l'ammiduro di sodio: etino, propino, but-2-ino?

Reagiscono solo gli alchini con un H sul carbonio del triplo legame. Etino (HC≡CH) e propino (CH₃C≡CH) sì; il but-2-ino (CH₃C≡CCH₃) non ha ≡C–H, quindi no.

4. Qual è il prodotto finale quando il propino reagisce con HBr in eccesso?

Primo HBr: Markovnikov → CH₃–CBr=CH₂. Secondo HBr: l'H va su CH₂, il Br sul carbonio che ha già un Br → CH₃–CBr₂–CH₃ (2,2-dibromopropano).

5. Che cosa dà il propino con acqua, HgSO₄ e H₂SO₄?

L'OH si addiziona al carbonio centrale (Markovnikov) → enolo CH₃–C(OH)=CH₂. L'enolo si trasforma nella forma chetonica → CH₃–CO–CH₃, propanone (acetone).

6. Quanti litri di etino (in condizioni STP) si ottengono da 32 g di carburo di calcio?

Massa molare di CaC₂ = 40 + 24 = 64 g/mol. Moli = 32 ÷ 64 = 0.5 mol. 1 mol di CaC₂ dà 1 mol di C₂H₂, quindi 0.5 mol × 22.4 L = 11.2 L.

7. Quanto Br₂ (in g) possono decolorare 2.6 g di etino?

C₂H₂ = 26 g/mol, quindi 2.6 g = 0.1 mol. Ogni triplo legame prende 2 Br₂ → 0.2 mol. Br₂ = 160 g/mol → 0.2 × 160 = 32 g.

Errori comuni

Quiz di allenamento

1. La forma dell'etino è:
2. In laboratorio l'etino si ottiene da:
3. Quale ha l'idrogeno più acido?
4. Etino + acqua (Hg²⁺, H₂SO₄) dà:
5. Tre molecole di etino in un tubo di ferro arroventato danno:

Esercizi: rispondi da solo

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Domande frequenti

Perché gli alchini terminali sono acidi?

Il carbonio del triplo legame è ibridato sp con 50% di carattere s, quindi è più elettronegativo e trattiene vicino gli elettroni del C–H. L'H può andarsene come H⁺ con una base forte come NaNH₂.

Come si prepara l'etino?

In laboratorio il carburo di calcio reagisce con l'acqua: CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂. Si può ottenere anche dai dialogenuri vicinali, eliminando due HX con KOH alcolico e poi con NaNH₂.

Qual è il prodotto dell'idratazione dell'etino?

Etanale (acetaldeide). L'acqua si addiziona con Hg²⁺/H₂SO₄ dando un enolo, che si trasforma in CH₃CHO.

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