Propadiene

Propadiene
Nome IUPAC
propadiene
Nomi alternativi
allene
1,2-propadiene
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareC3H4
Massa molecolare (u)40,065
Aspettogas incolore
Numero CAS463-49-0
Numero EINECS207-335-3
PubChem10037
SMILES
C=C=C
Proprietà chimico-fisiche
Densità (kg·m−3, in c.s.)1,824
Indice di rifrazione1,4168
Solubilità in acquainsolubile
Coefficiente di ripartizione 1-ottanolo/acqua1,45
Temperatura di fusione-136,3 °C (136,85 K)
Temperatura di ebollizione-34,4 °C (238,75 K)
Indicazioni di sicurezza
Limiti di esplosione1,9-17% V
Simboli di rischio chimico
estremamente infiammabile gas compresso
pericolo
Frasi H220 - 280
Consigli P210 - 410+403 [1]

Il propadiene (detto originariamente[2] e anche tuttora allene)[3][4] è un idrocarburo che ha formula condensata CH2=C=CH2. È il più semplice diene appartenente alla classe degli alleni,[5] caratterizzati dalla presenza di due doppi legami C-C adiacenti (cumulati),[6] i quali alleni da esso hanno preso il nome.[7]

Un isomero dell'allene, leggermente più stabile, è il metilacetilene (propino), uno ciclico, alquanto meno stabile è il ciclopropene.[8]

L'allene è stato trovato nell'atmosfera di Titano (satellite di Saturno) nel 2019[9] e si stima che sia presente nel mezzo interstellare ma, dato che la molecola non ha momento dipolare, finora non è stato possibile rivelarlo.[10]

Etimologia

Il nome «allene» deriva da all(il)- + -ene (il suffisso tipico per designare insaturazione[11]), nel senso di allile insaturo.[2][12]

Reattività

Il propadiene si trova in equilibrio tautomerico con il propino, con un'energia di attivazione stimata di 64 kcal/mol e rispetto al quale risulta sfavorito:[8]

Per questo equilibrio, Keq = 0,1 a 5 °C e 0,22 a 270 °C.

Proprietà e struttura molecolare

L'allene è un composto termodinamicamente instabile, la sua formazione da carbonio e idrogeno (a 25 °C) è alquanto endotermica, ΔHƒ° = +189,95 kJ/mol.[13] È anche leggermente meno stabile del suo isomero strutturale metilacetilene (CH3−C≡CH), ΔHƒ° = +185,4 kJ/mol.[14]

In condizioni ambiente l'allene è un gas incolore, molto infiammabile, solubile in benzene e etere di petrolio, ma praticamente insolubile in acqua.[15][16]

Nella molecola, l'atomo di carbonio centrale dell'allene forma due legami σ e due legami π ed è quindi ibridato sp,[4] per cui l'angolo con cui esso si lega ai due carboni terminali è di 180º; questi ultimi, avendo tre legami σ e un legame π, sono ibridati sp2. Pertanto, ogni gruppo CH2 è planare, ma i piani in cui giacciono questi due gruppi sono tra loro perpendicolari perché i due legami π del C centrale sono formati dai suoi due orbitali p, che formano un angolo di 90° tra di loro.[17][18] La simmetria risultante della molecola è D2d.[19]

Da indagini spettroscopiche rotazionali nella regione delle microonde è stato possibile ricavare lunghezze (r) ed angoli di legame (∠):[20]

r(C−H) = 108,7 pm; r(C=C) = 130,8 pm;
∠(HCH) = 118,2°; ∠(HCC) = 120,9°.

I legami C-H hanno lunghezza praticamente uguale al valore normale per un C(sp2)−H, che è di 108 pm. I legami C=C risultano anch'essi di lunghezza normale rispetto allo standard di C(sp)=C(sp2), che è di 131 pm,[21] ma sono apprezzabilmente più corti che nell'etilene (133,9 pm)[22] e la differenza è da ascrivere alla differente ibridazione del carbonio centrale, con maggior carattere s.

L'angolo HCH è leggermente più stretto del valore ideale di 120° per l'ibridazione sp2, ma il lieve restringimento si deve al fatto che il doppio legame occupa più spazio angolare rispetto a un legame semplice, come suggerito dal modello VSEPR,[23] e si osserva anche nell'etilene, dove l'angolo HCH è di 117,6°.[22]

Chiralità

Un allene sostituito, nel caso in cui i due sostituenti che formano ciascuna coppia siano tra loro diversi (del tipo ), è un esempio in cui è presente un asse stereogenico: gli alleni così sostituiti sono perciò molecole chirali.[24] Se nella molecola sono presenti più doppi legami cumulati, i cumuleni risultanti possono essere chirali solo se essi sono in numero pari.

Note

  1. ^ (EN) Scheda IFA-GESTIS
  2. ^ a b Allène - Significato ed etimologia - Vocabolario, su Treccani. URL consultato il 2 aprile 2025.
  3. ^ allene (CHEBI:37601), su ebi.ac.uk. URL consultato il 2 aprile 2025.
  4. ^ a b Francis A. Carey e Richard J. Sundberg, Advanced organic chemistry, 5th ed, Springer, 2007, p. 6, ISBN 978-0-387-44897-8.
  5. ^ (EN) The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), IUPAC - allenes (A00238), su goldbook.iupac.org. URL consultato il 2 aprile 2025.
  6. ^ I. L. Finar, ORGANIC CHEMISTRY The fundamental principles, Fourth Edition, Longmans, 1963, p. 83.
  7. ^ J. B. Hendrickson, D. J. Cram e G. S. Hammond, CHIMICA ORGANICA, traduzione di A. Fava, 2ª ed., Piccin, 1973, p. 104.
  8. ^ a b J. H. Kiefer, S. S. Kumaran e P. S. Mudipalli, The mutual isomerization of allene and propyne, in Chemical Physics Letters, vol. 224, n. 1, 8 luglio 1994, pp. 51–55, DOI:10.1016/0009-2614(94)00528-1. URL consultato il 2 aprile 2025.
  9. ^ (EN) Nicholas A Lombardo, Conor A Nixon e Thomas K Greathouse, Detection of Propadiene on Titan, in The Astrophysical Journal Letters, vol. 881, n. 2, 2019-08, pp. L33, DOI:10.3847/2041-8213/ab3860. URL consultato il 2 aprile 2025.
  10. ^ (EN) Veronica Ideböhn, Alistair J. Sterling e Måns Wallner, Single photon double and triple ionization of allene, in Physical Chemistry Chemical Physics, vol. 24, n. 2, 2022, pp. 786–796, DOI:10.1039/D1CP04666G. URL consultato il 2 aprile 2025 (archiviato dall'url originale).
  11. ^ -ene > significato - Dizionario italiano De Mauro, su Internazionale. URL consultato il 14 ottobre 2024.
  12. ^ Allene, su sapere.it.
  13. ^ Branko Ruscic, David H Bross, Allene Enthalpy of Formation, su atct.anl.gov. URL consultato il 2 aprile 2025.
  14. ^ Propyne, su webbook.nist.gov.
  15. ^ allene, su chemister.ru. URL consultato il 2 aprile 2025.
  16. ^ (EN) PubChem, Propadiene, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 2 aprile 2025.
  17. ^ R. Fusco, G. Bianchetti e V. Rosnati, CHIMICA ORGANICA, volume primo, L. G. Guadagni, 1974, p. 454.
  18. ^ Michael B. Smith, March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, eighth edition, Wiley, 2020, p. 143, ISBN 978-1-119-37180-9.
  19. ^ Experimental data for CH2CCH2 (allene), su Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase.
  20. ^ Eizi Hirota e Chi Matsumura, Microwave spectrum of allene‐1, 1‐d2, in The Journal of Chemical Physics, vol. 59, n. 6, 15 settembre 1973, pp. 3038–3042, DOI:10.1063/1.1680441. URL consultato il 2 aprile 2025.
  21. ^ Michael B. Smith, March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, eighth edition, Wiley, 2020, p. 25, ISBN 978-1-119-37180-9.
  22. ^ a b Experimental data for C2H4 (Ethylene), su Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase.
  23. ^ J. E. Huheey, E. A. Keiter e R. L. Keiter, 6 - La struttura e la reattività delle molecole, in Chimica Inorganica, Seconda edizione italiana, sulla quarta edizione inglese, Piccin Nuova Libraria, Padova, 1999, pp. 209-223, ISBN 88-299-1470-3.
  24. ^ (EN) James Ashenhurst, Chiral Allenes And Chiral Axes, su Master Organic Chemistry, 13 gennaio 2015. URL consultato il 5 aprile 2025.

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