Cicloesano

Il cicloesano è un cicloalcano, ossia un idrocarburo privo di doppi e tripli legami C-C il cui scheletro di atomi di carbonio è chiuso ad anello, per l'esattezza un anello composto da sei atomi, ciascuno dei quali lega a sé due atomi di idrogeno, la cui formula molecolare è quindi C₆H₁₂.

Cicloesano
formula di struttura
modello molecolare della conformazione a sedia
Nome IUPAC
cicloesano
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	C6H12
Massa molecolare (u)	84,16
Aspetto	liquido incolore
Numero CAS	110-82-7
Numero EINECS	203-806-2
PubChem	8078
SMILES	C1CCCCC1
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	0,78
Indice di rifrazione	1,4264
Solubilità in acqua	0,055 g/l a 293 K
Temperatura di fusione	6 °C (279 K)
Temperatura di ebollizione	81 °C (354 K)
ΔebH0 (kJ·mol−1)	31,3
Tensione di vapore (Pa) a 293 K	10300
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)	−156,4
C0p,m(J·K−1mol−1)	154,9
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma	−18 °C (255 K)
Limiti di esplosione	1,2 - 8,3% vol.
Temperatura di autoignizione	260 °C (533 K)
Simboli di rischio chimico
pericolo
Frasi H	225 - 304 - 315 - 336 - 410
Consigli P	210 - 240 - 273 - 301+310 - 331 - 403+235 [1]

A temperatura ambiente è un liquido incolore dal lieve odore tipico degli idrocarburi. È infiammabile e nocivo per inalazione e contatto con la pelle.

Conformazione

Benché per comodità sia rappresentata da un esagono regolare, la molecola del cicloesano non è planare, dal momento che gli atomi di carbonio hanno ibridazione sp³, tetraedrica in cui l'angolo tra due legami è di 109,5°. La molecola del cicloesano tende pertanto ad assumere una forma piegata detta a sedia, individuata da Odd Hassel, che per questa ricerca ricevette un Premio Nobel per la chimica.

Le tre conformazioni del cicloesano: "a sedia", "twist" e "a barca"; ogni vertice rappresenta un atomo di carbonio, gli idrogeni sono stati omessi.

Nella conformazione a sedia, la più stabile, 6 dei 12 atomi di idrogeno sono in posizione assiale, ovvero i loro legami C-H sono tra loro paralleli e perpendicolari al piano medio della molecola, gli altri 6 sono in posizione equatoriale, ovvero si protendono verso l'esterno, inclinati alternativamente al di sopra e al di sotto del piano medio della molecola.

A temperatura ambiente le conformazioni si interconvertono rapidamente le une nelle altre passando da una conformazione a sedia all'altra ad essa speculare attraverso le conformazioni twist e a barca.

Il passaggio da una conformazione a sedia all'altra scambia di posto gli idrogeni: quelli in posizione assiale si ritrovano in posizione equatoriale e viceversa.

Scambio di posizione tra gli idrogeni assiali ed equatoriali nel passaggio da una conformazione a sedia all'altra.

Quando al posto degli idrogeni vi sono dei gruppi sostituenti, la forma a sedia più stabile è quella che lascia i sostituenti più ingombranti in posizione equatoriale; in questo modo viene minimizzato l'ingombro sterico della molecola. Un'importante eccezione consiste nell'effetto anomerico quando vi sono eteroatomi all'interno dell'anello.

Produzione

Il cicloesano si ottiene per distillazione del petrolio, ma in maggiore quantità per reforming catalitico di idrocarburi e per idrogenazione catalitica del benzene, tipicamente con Nichel Raney.

Reazione di idrogenazione del benzene

Utilizzi

Trova principalmente impiego in chimica industriale come solvente: la produzione di polietilene si basa su reazione di polimerizzazione in fase liquida che usa il cicloesano come solvente veicolante. Il cicloesano si usa anche come materia prima per la produzione del nylon 6,6, derivato dell'acido adipico con l'esametilendiammina. Proprio quest'ultima si ottiene per pirolisi ammoniacale del cicloesano. Il suo mono-metil derivato è ampiamente usato come solvente dei cancellini liquidi per cancelleria.