Quiz: Chimica del carbonio e isomeria (39 domande)

Spiegazione

La chimica organica studia i composti del carbonio e si distingue per la presenza di forti legami carbonio-carbonio. Lo studio dei minerali rientra invece soprattutto nella chimica inorganica.

Spiegazione

Il carbonio ha quattro elettroni di valenza e può formare quattro legami covalenti; nei composti organici è legato almeno all’idrogeno e spesso anche ad altri elementi. Avere sei elettroni di valenza non è la configurazione indicata per il carbonio.

Spiegazione

Gli atomi di carbonio possono unirsi in catene lineari o ramificate e anche in strutture cicliche. L’esclusione delle strutture chiuse contraddice la capacità del carbonio di formare anelli.

Spiegazione

La configurazione del carbonio è $1s^2 2s^2 2p^2$; promuovendo un elettrone dal 2s al 2p vuoto si rendono disponibili quattro orbitali semoccupati. Un trasferimento dal 2p al 1s non produce la disposizione descritta.

Spiegazione

L’ibridizzazione consiste nel mescolamento di orbitali atomici dello stesso atomo, da cui derivano nuovi orbitali con caratteristiche diverse. La sovrapposizione tra orbitali di atomi distinti descrive invece la formazione di un legame.

Spiegazione

Gli orbitali sp³ sono quattro e si dispongono tetraedricamente, con angoli di 109,5° e carattere s del 25%. La disposizione planare a 120° caratterizza invece tre orbitali sp².

Spiegazione

L’ibridizzazione sp² produce tre orbitali complanari con angoli di 120°, mentre un orbitale p resta non ibridizzato e perpendicolare al piano. Due orbitali lineari a 180° sono invece associati all’ibridizzazione sp.

Spiegazione

Nel metano il carbonio è sp³, forma quattro legami equivalenti e presenta geometria tetraedrica con angoli di 109,5°. Una geometria planare non corrisponde alla disposizione tetraedrica indicata.

Spiegazione

Un legame σ deriva dalla sovrapposizione frontale degli orbitali di due atomi. La sovrapposizione laterale è invece caratteristica del legame π.

Spiegazione

Un doppio legame carbonio-carbonio comprende un legame σ e un legame π, e i carboni coinvolti sono sp² e insaturi. La combinazione di un legame σ e due π descrive invece un triplo legame.

Spiegazione

Un triplo legame carbonio-carbonio è composto da un legame σ e due legami π, e coinvolge carboni ibridizzati sp. Un doppio legame contiene invece un legame σ e uno π e coinvolge carboni sp².

Spiegazione

Gas come il diossido di carbonio e il metano intensificano l’effetto serra e contribuiscono all’aumento della temperatura media globale. L’idea che alterino l’atmosfera senza influire sulla temperatura trascura il loro effetto sul riscaldamento.

Spiegazione

Per tutti gli scenari è previsto entro il 2030 un aumento della temperatura media globale compreso tra 1,5 e 1,8 °C. L’intervallo da 1,0 a 1,3 °C sottostima la previsione indicata.

Spiegazione

Gli isomeri condividono la formula molecolare, ma differiscono nella formula di struttura. Avere formule molecolari diverse non basta a rendere due composti isomeri.

Spiegazione

L’isomeria costituzionale presenta collegamenti diversi tra gli atomi, mentre gli stereoisomeri mantengono la stessa sequenza di legami e differiscono per l’orientamento spaziale. Invertire queste due caratteristiche confonde i due tipi di isomeria.

Spiegazione

Negli isomeri costituzionali gli stessi atomi sono legati in modo tale da occupare posizioni diverse e produrre strutture differenti. La variazione del solo orientamento spaziale riguarda invece la stereoisomeria.

Spiegazione

Gli isomeri di catena differiscono nella disposizione lineare, ramificata o ciclica degli atomi, e alla formula C₅H₁₂ corrispondono tre composti. Il caso C₃H₈O descritto tra le alternative riguarda invece l’isomeria di posizione.

Spiegazione

L’isomeria di posizione si verifica quando un gruppo funzionale occupa posizioni diverse nella catena; per C₃H₈O sono indicati due isomeri di posizione. Nell’isomeria funzionale, invece, cambia il gruppo funzionale stesso.

Spiegazione

Nell’isomeria funzionale gli stessi atomi formano gruppi funzionali diversi, con conseguenti proprietà chimiche differenti. Nell’isomeria di posizione resta lo stesso gruppo funzionale e cambia la sua collocazione.

Spiegazione

I conformeri differiscono per la rotazione attorno a legami singoli e possono interconvertirsi senza rottura di legami covalenti. La rottura e la riformazione di legami caratterizzano invece l’interconversione degli isomeri configurazionali.

Spiegazione

La conformazione sfalsata dell’etano è più stabile, mentre quella eclissata presenta maggiore repulsione tra atomi ravvicinati e quindi maggiore ingombro sterico. L’eclissata non è la forma più stabile: l’allineamento dei gruppi accresce la repulsione.

Spiegazione

La conformazione a sedia è più stabile perché i sostituenti sono sfalsati; la barca è meno stabile per la tensione associata a legami con sostituenti eclissati. Non è la sedia a presentare i legami eclissati che rendono meno stabile la barca.

Spiegazione

Gli isomeri geometrici sono stereoisomeri configurazionali che differiscono per la disposizione dei sostituenti legati a un carbonio di un doppio legame o appartenente a un anello. La rotazione attorno a legami singoli descrive invece la formazione di conformeri.

Spiegazione

La notazione cis si riferisce agli stessi sostituenti collocati dalla stessa parte del doppio legame, mentre trans indica che si trovano da parti opposte. L’opposizione tra gruppi prioritari descrive invece il criterio per assegnare E o Z.

Spiegazione

Se uno dei carboni del doppio legame porta due gruppi uguali, manca una disposizione alternativa distinguibile e non si verifica isomeria geometrica. La presenza dei gruppi prioritari dalla stessa parte permette invece di descrivere una configurazione Z.

Spiegazione

La configurazione è E quando i gruppi prioritari sui due carboni del doppio legame si trovano da parti opposte. La configurazione Z si assegna quando quei gruppi sono dalla stessa parte.

Spiegazione

Un carbonio asimmetrico C* è legato a quattro sostituenti diversi. Un carbonio coinvolto in un doppio legame non soddisfa questa definizione, che riguarda quattro sostituenti legati al carbonio.

Spiegazione

Gli enantiomeri sono stereoisomeri speculari non sovrapponibili e privi di un piano di simmetria; sono anche detti antipodi ottici. Gli isomeri che differiscono per rotazione attorno a un legame singolo sono conformeri, non enantiomeri.

Spiegazione

I due enantiomeri ruotano il piano della luce polarizzata dello stesso angolo in sensi opposti: (+) indica la rotazione verso destra e (−) quella verso sinistra. I segni non indicano che gli angoli abbiano grandezze diverse.

Spiegazione

Le configurazioni assolute dei centri chirali si indicano convenzionalmente con R e S. D e L descrivono invece configurazioni relative basate sul confronto con la gliceraldeide.

Spiegazione

Dopo aver ordinato i sostituenti per priorità e aver osservato dal lato opposto al meno prioritario, il percorso dal gruppo più prioritario al successivo e poi al terzo è antiorario per S. Il percorso orario, nelle stesse condizioni, corrisponde a R.

Spiegazione

Nella proiezione di Fischer, i legami orizzontali sporgono verso l’osservatore, mentre quelli verticali si dirigono dietro il piano. L’interpretazione opposta scambia proprio l’orientamento dei due gruppi di legami.

Spiegazione

D e L esprimono una configurazione relativa riferita alla gliceraldeide, mentre R e S indicano la configurazione assoluta e (+) o (−) il senso della rotazione ottica. Perciò le sigle D/L non permettono di dedurre direttamente né R/S né il segno della rotazione.

Spiegazione

L’Estetismo sostiene che l’arte esista per la propria bellezza e non debba servire finalità politiche, didattiche o di altro genere. L’idea di porre l’educazione del pubblico al centro attribuisce all’arte uno scopo didattico, contrario a questo principio.

Spiegazione

Dorian mantiene l’aspetto giovane, mentre il ritratto invecchia e rende visibile la corruzione della sua anima. L’idea che sia Dorian a invecchiare al posto del ritratto inverte il ruolo dei due.

Spiegazione

La reattività dipende dalla polarità dei legami, dagli effetti elettronici degli atomi vicini, dalla presenza di specie che donano o accettano coppie, dalla stabilità degli intermedi e dai prodotti formati. La forma del recipiente non è uno dei fattori elencati per spiegare la reattività organica.

Spiegazione

L’effetto induttivo dipende dall’elettronegatività, mentre quello mesomerico è legato alla delocalizzazione degli elettroni. Scambiarne i meccanismi confonde la trasmissione elettronica induttiva con la delocalizzazione.

Spiegazione

L’effetto induttivo consiste nella polarizzazione di un legame e dei legami vicini provocata da atomi o gruppi con elettronegatività diversa da quella del carbonio. La delocalizzazione attraverso legami coniugati descrive invece un fenomeno distinto.

Spiegazione

Un sostituente meno elettronegativo del carbonio può esercitare un effetto +I, spostando densità elettronica verso il carbonio. L’allontanamento della densità elettronica dal carbonio è invece caratteristico dell’effetto −I.