Il carbonio, elemento chimico di numero atomico 6, simbolo C, peso atomico 12,01, si trova in natura sia allo stato libero sia in numerosissimi composti. L'atomo di carbonio è capace di legarsi a sé stesso e ad altri atomi, producendo un elevato numero di composti. Inoltre, ha una grande affinità per i legami chimici con atomi di altri elementi a basso peso atomico (tra cui il carbonio stesso) e le sue piccole dimensioni lo rendono in grado di formare legami multipli. Queste proprietà permettono l'esistenza di 10 milioni di composti del carbonio. I composti di carbonio formano le basi di tutta la vita sulla Terra e il ciclo del carbonio-azoto fornisce parte dell'energia prodotta dalle stelle.

L'ibridazione è un procedimento di combinazione matematica di un certo numero di orbitali (orbitali s, p, d) con contenuto energetico poco diverso di uno stesso atomo che permette di ottenere nuovi orbitali ibridi equivalenti (isoenergetici) con i lobi orientati lungo le direzioni dei possibili legami che l'atomo centrale di una o più molecole può formare con altri atomi. La caratteristica più importante degli orbitali ibridi è il loro "carattere direzionale". Il numero di orbitali ibridi ottenuti è uguale al numero di quelli che vengono combinati, cosicché il numero totale di orbitali di valenza dell'atomo non cambia. Il processo di ibridazione può essere accompagnato dalla promozione di uno o più elettroni in orbitali più alti; ciò comporta una spesa energetica iniziale da parte dell'atomo che è tuttavia largamente compensata nel momento in cui esso va a legarsi con altri atomi a formare una molecola: l'energia totale del sistema risulta infatti più bassa.

Le ibridizzazioni degli orbitali s e p possono essere di tipo:

sp (dà luogo a strutture lineari), esempi di ibridizzazione sp si hanno nelle molecole di acetilene (C2H2) e cloruro di berillio (BeCl2);

sp2 (dà luogo a strutture planari), esempi di ibridizzazione sp2 si hanno nelle molecole di trifluoruro di boro (BF3), triossido di zolfo (SO3), diossido di zolfo (SO2) e etene (C2H4);

sp3 (dà luogo a strutture tetraedriche), esempi di ibridizzazione sp3 si hanno nelle molecole di ammoniaca (NH3), metano (CH4), acido solforico (H2SO4) e acido solfidrico (H2S).

Si può avere inoltre ibridizzazione del tipo sp3d e sp3d2.

Una caratteristica delle molecole organiche è quella di essere presente in più forme isomere, cioè composti che hanno la medesima formula molecolare, ma diversa struttura o configurazione. Gli isomeri hanno medesimo peso molecolare, ma diverse proprietà chimico-fisiche.

ISOMERIA

Si suddivide in:

• COSTITUZIONALE

Sono composti diversi nell'ordine con cui gli atomi sono legati tra loro;

Di catena hanno diversi punti di funzione e di ebollizione, ma reattività simili;

Di posizione C1, H2, Cl, 1 cloro butano e 2 cloro butano.

• STEREOISOMERIA

Hanno la medesima costituzione, atomi reciprocamente legati nello stesso modo, ma differiscono nella disposizione degli atomi nello spazio.

  REAZIONI CHIMICHE

E' una trasformazione che comporta una nuova distribuzione degli atomi in una o più determinate specie di materia, senza misurabili variazioni di massa. La classificazione generale dei reagenti è:

1. Elettrofili;
2. Nucleofili;
3. Radicalici.

PROPEDEUTICA BIOCHIMICA

In tutte le stostanze organiche, esclusi gli idrocarburi, compaiono una limitata serie di atomi o gruppi atomici ben definiti, chiamati gruppi funzionali. Ogni gruppo funzionale contraddistingue una specififica famiglia di composti con caratteristiche chimico-ficiche comuni:

1. sono le unità strutturali mediante le quali classificare i composti organici;
2. sono i siti di reazioni chimiche tipiche;
3. sono una base su cui costruire le regole di nomenclatura.

MECCANISMI DI BASE DELLE REAZIONI ORGANICHE

1. Meccanismo Omolitico o Radicalico (ad alta energia)
2. Meccanismo Eterolitico o Polare (a bassa energia)

TIPOLOGIE DELLE REAZIONI ORGANICHE

1. Reazioni di Sostituzione
2. Reazioni di Addizione
3. Reazioni di Ossidoriduzione
4. Reazioni di Eliminazione
5. Reazioni di Idrolisi