carbocatióne

sm. [sec. XX; carbo-+catione]. Catione nel quale una parte significativa della carica positiva è localizzata su uno o più atomi di carbonio. È detto anche ione carbenio o ione carbonio. Nella struttura più tipica di un carbocatione, un atomo di carbonio è legato ad altri tre atomi (è cioè tricoordinato), mentre il quarto orbitale di valenza dell'atomo è vuoto. L'atomo di carbonio tricoordinato risulta perciò impoverito di elettroni e assume una carica formale positiva. In generale, i carbocationi sono specie dotate di elevata energia, e dunque intrinsecamente instabili. La loro formazione in soluzione è però resa possibile dal fatto che essi possono venire circondati da molecole di solvente (solvatazione), che ne disperdono la carica, stabilizzandoli. Inoltre, la presenza di particolari gruppi chimici nella struttura stessa del carbocatione può contribuire alla dispersione della carica positiva: per esempio la presenza, in posizione opportuna, di gruppi elettrondonatori (come quello amminico –NH₂) su un anello benzenico stabilizza il catione benzile. Un modo efficiente per produrre un carbocatione consiste nel far reagire un alcol o un alogenuro alchilico con un superacido (che agisce anche da solvente) a bassa temperatura. Le proprietà del carbocatione così prodotto possono poi essere studiate, per esempio, mediante risonanza magnetica nucleare (RMN). Lo studio dei carbocationi ricopre notevole importanza in chimica organica, perché tali specie si formano come prodotti intermedi in vari tipi di reazioni, e la loro stabilità relativa è spesso decisiva per il tipo di prodotto ottenuto. Per esempio, alcune reazioni organiche di sostituzione (indicate come sostituzioni nucleofile unimolecolari o S_N1) avvengono mediante formazione di un carbocatione per scissione eterolitica di un legame C–X, e per successiva sostituzione di X con un nuovo gruppo Y. La velocità di queste reazioni dipende in larga misura dalla stabilità del carbocatione che si forma nel primo stadio.