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Esercizi sui meccanismi con frecce curve
In breve: Esercitati a disegnare frecce curve su 35 stadi di meccanismi reali, dai trasferimenti di protone e la SN2 fino ad aldolica, nitrazione, Diels–Alder e clorurazione radicalica. Tocca dove partono gli elettroni, poi dove vanno: lo strumento controlla le frecce, dà suggerimenti e mostra il prodotto. È gratuito, funziona nel browser e non richiede download.
Ogni stadio mostra i reagenti con le loro coppie solitarie e cariche. Disegna tutte le frecce dello stadio, premi Verifica risposta e ottieni un commento su ogni freccia, il prodotto e una breve spiegazione. Filtra per livello o tipo di reazione. I tuoi progressi vengono salvati su questo dispositivo.
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Tocca una coppia solitaria, un legame o un radicale per iniziare una freccia.
I punti a coppie sono coppie solitarie; un punto singolo è un elettrone spaiato; i piccoli punti grigi indicano i carboni negli anelli in formula scheletrica. Le tue frecce sono blu.
Prodotto:
Le frecce:
Come usare gli esercizi sulle frecce curve
- Scegli un Livello (Base, Intermedio o Avanzato) e, se vuoi, un Tipo di reazione come Sostituzione o Enolati.
- Leggi l'equazione. Ti dice che cosa produce lo stadio.
- Tocca l'inizio di una freccia: una coppia solitaria (la coppia di punti), un legame o un elettrone spaiato. Toccare un atomo con coppie solitarie seleziona anche una coppia solitaria.
- Tocca la fine: l'atomo che riceve gli elettroni, o il legame in cui si spostano. La freccia compare in blu ed è elencata sotto il disegno.
- Ripeti per ogni freccia dello stadio. Per gli stadi radicalici, scegli prima Freccia ad amo (1 e⁻).
- Premi Verifica risposta. Le frecce sbagliate vengono spiegate una per una. Eliminane una con ×, oppure premi Annulla o Cancella.
- Usa Suggerimento se sei bloccato, oppure Mostra soluzione per vedere le frecce corrette in arancione. Poi premi Stadio successivo.
Punteggio: uno stadio risolto senza aiuto vale 1, uno stadio risolto dopo un suggerimento vale 0,5 e una soluzione mostrata vale 0. I pulsanti colorati degli stadi mostrano che cosa hai fatto.
Le regole delle frecce curve
- Una freccia mostra il movimento degli elettroni, non degli atomi. Una freccia completa sposta due elettroni; una freccia ad amo ne sposta uno.
- Parti dagli elettroni. La coda si trova su una coppia solitaria, un legame π o un legame σ. Non partire mai da una carica positiva o da un atomo di H.
- Finisci dove vanno gli elettroni. Su un atomo, la coppia diventa una coppia solitaria. Tra due atomi, diventa un nuovo legame.
- Rispetta gli ottetti. Se si forma un nuovo legame con un atomo che ha già l'ottetto completo (come il C in CH₃Br o il carbonio di un C=O), un'altra freccia deve togliergli una coppia nello stesso stadio.
- Bilancio delle cariche. L'atomo la cui coppia solitaria forma un legame diventa più positivo di un'unità. L'atomo che acquista una coppia solitaria diventa più negativo di un'unità. La carica totale non cambia mai.
- L'idrogeno si sposta come H⁺ (un protone) quando lo prende una base, e come H⁻ (idruro) quando si sposta con la sua coppia di legame, come da BH₄⁻ o in una trasposizione di idruro.
Schemi di frecce comuni
| Schema | Frecce | Esempio negli esercizi |
|---|---|---|
| Trasferimento di protone | Coppia solitaria della base → H; legame H–A → A | HO⁻ + HCl, NH₃ + H₃O⁺ |
| Attacco nucleofilo | Coppia solitaria o legame π → atomo elettrofilo | Acqua + carbocatione (SN1) |
| Perdita di un gruppo uscente | Legame C–X → X | Ionizzazione SN1 di (CH₃)₃CBr |
| Sostituzione (SN2) | Nucleofilo → C; C–X → X | HO⁻ + CH₃Br |
| Addizione al C=O | Nucleofilo → C; π del C=O → O | CN⁻, BH₄⁻, CH₃MgBr |
| Eliminazione (E2) | Base → H; C–H → C–C; C–X → X | HO⁻ + CH₃CH₂Br |
| Trasposizione | Legame C–H o C–C → C⁺ adiacente | Trasposizioni 1,2 di idruro e di metile |
| Pericicliche | Tre frecce in un anello | Diels–Alder |
| Radicaliche | Frecce ad amo, un elettrone ciascuna | Omolisi di Cl₂, Cl• + CH₄ |
Esempi svolti
SN2: HO⁻ + CH₃Br
Freccia 1: coppia solitaria su O⁻ → C. Freccia 2: legame C–Br → Br.
O passa da −1 a 0; Br passa da 0 a −1.
CH₃OH + Br⁻, due frecce, un solo stadio
E2: HO⁻ + CH₃CH₂Br
Freccia 1: coppia solitaria di O⁻ → H in β. Freccia 2: legame C–H → legame C–C. Freccia 3: legame C–Br → Br.
La coppia C–H diventa il nuovo legame π.
CH₂=CH₂ + H₂O + Br⁻
Addizione del cianuro all'acetone
Freccia 1: coppia solitaria del C di ⁻C≡N → C carbonilico. Freccia 2: legame π del C=O → O.
Si rompe solo il legame π; il legame σ resta.
Alcossido tetraedrico (CH₃)₂C(CN)O⁻
Formazione dell'enolato
Freccia 1: HO⁻ → H in α. Freccia 2: C–H → C–C. Freccia 3: π del C=O → O.
La carica negativa finisce sull'ossigeno.
CH₂=C(CH₃)O⁻ + H₂O
Diels–Alder
Tre frecce lungo l'anello: C1=C2 → C2–C3, C3=C4 → C5, C5=C6 → C1.
Si formano due legami σ e si sposta un legame π.
Cicloesene, nessuna carica
Estrazione radicalica di H
Frecce ad amo: elettrone di Cl• → H; un elettrone del C–H → H; l'altro elettrone del C–H → C.
Entra un radicale, esce un radicale.
H–Cl + •CH₃
Errori comuni
- Frecce nel verso sbagliato. Disegnarle dal C al nucleofilo, o da H⁺ a una base. La coda è sempre sugli elettroni.
- Partire da una carica positiva o da un orbitale vuoto. Un carbocatione riceve elettroni; non può cederli.
- Carbonio con cinque legami. Attaccare il carbonio di un C=O o CH₃Br senza spostare via una coppia dà al carbonio dieci elettroni.
- Rompere il legame σ del C=O. Nell'addizione a un carbonile, solo il legame π si sposta sull'ossigeno.
- Far finire sull'atomo una freccia della E2. Gli elettroni del C–H vanno nel legame C–C per formare il legame π, quindi la freccia finisce sul legame.
- Frecce complete negli stadi radicalici. L'omolisi rompe un legame in modo simmetrico: due frecce ad amo, un elettrone per atomo.
- Dimenticare le cariche. Dopo le frecce, ricontrolla: l'atomo del nucleofilo diventa più positivo e quello del gruppo uscente più negativo.
Disegni i tuoi meccanismi? Aggiungi coppie solitarie, cariche, frecce curve e frecce ad amo in MolDraw, un editor online gratuito di strutture chimiche, ed esporta un PNG o SVG per appunti e slide.
Apri l'editor MolDrawDomande frequenti
Dove inizia e dove finisce una freccia curva?
Una freccia curva inizia da una coppia di elettroni: una coppia solitaria, un legame π o un legame σ. Finisce dove va quella coppia: su un atomo, dove diventa una coppia solitaria, oppure tra due atomi, dove diventa un nuovo legame. Le frecce non partono mai da una carica positiva o da un atomo di idrogeno.
Qual è la differenza tra una freccia curva e una freccia ad amo?
Una freccia curva completa, con la punta a due lati, sposta due elettroni. Una freccia ad amo, con la punta a un solo lato, sposta un elettrone. Le frecce ad amo si usano per le reazioni radicaliche, come l'omolisi di Cl₂ alla luce e gli stadi dell'alogenazione radicalica.
Quante frecce servono per una reazione SN2?
Due. Una freccia va da una coppia solitaria del nucleofilo al carbonio. La seconda va dal legame carbonio–gruppo uscente al gruppo uscente. Entrambe avvengono in un unico stadio concertato. Un'eliminazione E2 richiede tre frecce.
L'ordine delle frecce conta?
No. Tutte le frecce di uno stadio avvengono insieme, quindi lo strumento le accetta in qualsiasi ordine. Conta che ogni freccia inizi e finisca nel punto giusto e che il prodotto ne derivi.
Come ricavo le cariche dopo aver disegnato le frecce?
Un atomo la cui coppia solitaria forma un nuovo legame diventa più positivo di un'unità. Un atomo che riceve una coppia di legame come coppia solitaria diventa più negativo di un'unità. Verifica con carica formale = elettroni di valenza − elettroni non di legame − numero di legami. La carica totale deve essere la stessa in entrambi i membri.
I miei progressi vengono salvati?
Sì. Gli stadi che risolvi vengono salvati in questo browser su questo dispositivo, quindi puoi tornare più tardi. Premi Azzera progressi per ricominciare. Nulla viene inviato a un server.
Quali reazioni sono incluse?
35 stadi singoli su tre livelli: trasferimenti di protone, SN1 e SN2, E1 ed E2, addizioni di cianuro, idruro e reattivi di Grignard al C=O, formazione di emiacetali e immine, enolati, addizioni aldoliche e di Michael, addizioni di HBr e Br₂ agli alcheni, nitrazione e acilazione di Friedel–Crafts, idrolisi degli esteri, reazione di Diels–Alder, clorurazione radicalica e trasposizioni di carbocationi.
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