Il nostro pianeta è ricchissimo di sostanze, alcune più complesse, altre più semplici. Data la vastità di molecole organiche esistenti, occorre cercare un metodo per riuscire a distinguerle e dunque studiarle nel modo più efficace possibile. A tal fine esistono varie classificazioni delle molecole organiche, ognuna delle quali mette in rilievo una loro peculiarità, come la struttura della molecola o il gruppo funzionale.
Uno dei modi più rapidi ed efficaci per classificare le molecole è in base alla struttura molecolare. Si hanno tre categorie di composti organici. I composti aciclici, carbociclici ed eterociclici.
I composti aciclici sono quelli con struttura non ciclica, dove sono presenti catene aperte di atomi di carbonio che possono essere ramificate o non. I legami chimici, in questo caso, possono essere sia semplici che multipli, quindi doppi o tripli. Inoltre, uno stesso composto aciclico può presentare contemporaneamente legami semplici e multipli, così come ramificazioni. Potresti incontrare questi composti anche nella vita privata, come ad esempio in essenze di fiori profumati o nel petrolio. I composti carbo-ciclici, invece, hanno nella loro struttura almeno un anello di atomi di carbonio, ossia una catena chiusa di atomi di carbonio che sembra raffigurare un poligono.
Anche questi possono presentare catene aperte di atomi di carbonio e anche qui possono esserci ramificazioni o meno. L'anello ciclico più piccolo è, proprio come per i poligoni, quello a tre atomi di carbonio. Infatti, a seconda del numero di atomi di carbonio, avremo, in ordine crescente, ciclopropano, ciclobutano, ciclopentano, cicloesano, cicloeptano, cicloottano e così via. Generalmente avrai a che fare con composti ciclici a 20 anelli a 5 o 6 atomi di carbonio.
Anche qui i legami chimici possono essere semplici o multipli, ossia doppi o tripli. Un esempio è il benzene, uno dei principali composti chimici studiati in chimica organica, caratterizzato proprio da legami doppi che legano ben sei atomi di carbonio tra loro. Anche per i composti carbociclici potrai trovare sia legami semplici che non, così come ramificazioni. Potrai trovare questi composti durante lo studio dei principi attivi di alcune piante, così come nuovamente nel petrolio, o addirittura come molecola del testosterone, un ormone sessuale.
I composti eterociclici sono quelli che presentano almeno un atomo che sia diverso dal carbonio e questo è detto eteroatomo. Puoi ricordare il significato di questo termine ragionando sul fatto che etero significa diverso e dato che di base studiamo composti contenenti atomi di carbonio, significa che etero sta ad indicare proprio un atomo differente dal carbonio. Gli eteroatomi che troviamo sono generalmente azoto N, ossigeno O, fosforo P, zolfo S.
I composti eterociclici costituiscono la classe di composti organici più vasta, come ad esempio la nicotina presente nella sigaretta o la caffeina, principio attivo del caffè. Troverai questi composti anche studiando il DNA. come ad esempio nell'adenina, ossia una delle quattro basi azotate costituenti il DNA. Un secondo tipo di classificazione delle molecole organiche viene effettuato in base al gruppo funzionale della molecola.
Il gruppo funzionale è quel raggruppamento chimico della molecola da cui dipendono principalmente le proprietà chimiche della molecola in esame. Infatti, Infatti, quando avviene una reazione chimica per una determinata molecola, è proprio il gruppo funzionale a determinare l'andamento della reazione stessa. Puoi trovare vari tipi di gruppi funzionali. Uno di questi è rappresentato dalla catena carboniosa.
E qui ha grande importanza il come gli atomi di carbonio C della catena siano legati tra loro, ovvero in modo semplice o multiplo. Altre molecole hanno il gruppo funzionale contenente l'atomo di ossigeno O. A seconda di come l'ossigeno sia legato chimicamente al carbonio, avremo determinati gruppi funzionali e conseguenti reazioni chimiche da parte della molecola.
Un esempio di questa tipologia di molecola è l'alto-sensore. alcol etilico, che contiene il gruppo funzionale OH, ovvero ossigeno insieme ad idrogeno, tipico della classe denominata degli alcoli. Altre molecole ancora presentano gruppi funzionali contenenti atomi di azoto N, i quali potranno essere legati ad un atomo di carbonio, in maniera semplice o addirittura con un triplo legame.
Un esempio è rappresentato dalle ammine. che hanno il gruppo funzionale costituito da un atomo di azoto N legato a sua volta ad altri atomi. Altre ancora sono importanti perché il gruppo funzionale è rappresentato dagli elementi del settimo gruppo della tavola periodica. Stiamo parlando quindi degli alogeni, ossia fluoro F, cloro Cl, bromo Br, iodio I, astato At. Ad esempio, rientrano in questa categoria gli alogenuri alchilici, la cui catena carboniosa è legata ad uno o più atomi di alogeni.
Esiste un anestetico chiamato aloetano, che addirittura presenta ben 5 atomi di elementi alogeni, ossia 3 atomi di fluoro, uno di bromo ed uno di cloro. Ricorda sempre che una molecola può anche essere dotata contemporaneamente di due gruppi funzionali differenti, che giocheranno un ruolo fondamentale per la riuscita delle reazioni chimiche. La lezione di oggi termina qui. Riepiloghiamo insieme.
Data l'infinita quantità di molecole di natura organica esistenti, con questa lezione abbiamo studiato le due classificazioni principali delle molecole organiche. Abbiamo visto che esiste una classificazione che si basa sulla struttura della molecola ed una che si basa sul gruppo funzionale della molecola. Abbiamo capito cos'è un eteroatomo e cos'è un gruppo funzionale, il perché sia importante e i principali tipi di gruppi funzionali esistenti.
Non dimenticare di completare il test finale. Noi ci rivediamo alla prossima lezione.