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Concentrazione e pH di acidi poliprotici

Fabrice Deseaux

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30 Dicembre 2023

Concentrazione e pH di acidi poliprotici

Come relazionare la concentrazione di ioni idrogeno e delle diverse specie in soluzione quando si tratta di acidi poliprotici come l’acido H2A? Inizialmente, è importante considerare che a pH bassi la forma protonata è predominante, mentre a pH alti prevale la forma deprotonata.

Analizziamo ora l’acido carbonico e le sue dissociazioni. Le costanti dei due equilibri sono definite come Ka1 = [HCO3-][H3O+]/[H2CO3] e Ka2 = [CO32-][H3O+]/[HCO3-].

La composizione della soluzione può essere espressa come la frazione in cui al numeratore si trova la concentrazione di una specie e al denominatore la somma delle concentrazioni delle altre specie. Questo concetto può essere esemplificato con X(H2CO3) = [H2CO3]/[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-], X(HCO3-) = [HCO3-]/[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-], X(CO32-) = [CO32-]/[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-].

Utilizzando Ka1, otteniamo [H2CO3]/[HCO3-] = [H3O+]/Ka1 e da Ka2, otteniamo [CO32-]/[HCO3-] = Ka2/[H3O+]. Sostituendo queste equazioni, si ottiene X(H2CO3) = [H3O+]^2 /[H3O+]^2 + [H3O+]Ka1 + Ka1Ka2, X(HCO3-) = [H3O+]Ka1/ [H3O+]^2 + [H3O+]Ka1 + Ka1Ka2, X(CO32-) = Ka1Ka2 /[H3O+]^2 + [H3O+]Ka1 + Ka1Ka2.

Questo metodo consente di determinare la composizione a qualsiasi valore di pH in presenza di acidi poliprotici.

Legame glicosidico: alfa 1-4 e beta 1-4

Fabrice Deseaux

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30 Dicembre 2023

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Il legame glicosidico è un tipo di collegamento covalente che si forma tra due molecole diverse, che possono essere carboidrati o altre molecole. La ciclizzazione avviene quando un monosaccaride reagisce per formare raccordi semiacetalici, contenenti un gruppo aldeidico e gruppi alcolici.

Durante la condensazione tra gli atomi di carbonio 1 e 4 di due unità, si forma il legame glicosidico chiamato C-glicosidico, con la liberazione di una molecola di acqua, generando un legame 1,4 glicosidico.

Esistono due tipi di legami glicosidici 1,4: il legame α-1,4 e il legame β-1,4, a seconda della configurazione della prima molecola di carboidrato (α o β). Ad esempio, la condensazione di due molecole di α-D-glucosio forma il maltosio con un legame α-1,4 glicosidico, mentre la reazione tra β-D-galattosio e α-D-glucosio produce il lattosio con un legame β-1,4 glicosidico.

Analogamente al legame 1,4, i carboidrati possono legarsi formando un legame 1,6-glicosidico, dove il carbonio 1 di un’unità si lega al carbonio 6 di un’altra. Un esempio è l’amilopectina, un polimero del glucosio con legami α-1,4 lineari e ramificazioni α-1,6.

Durante la germinazione dei semi, l’idrolisi dell’amilopectina avviene tramite gli enzimi α- e β-amilasi, che scindono i legami α-1,4, producendo destrine che saranno a loro volta processate da enzimi chiamati destrinasi.

Legami doppi e tripli: orbitali ibridi

Fabrice Deseaux

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30 Dicembre 2023

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Orbitali ibridi: Legami doppi e tripli nelle molecole

I legami doppi e tripli influenzano il grado di insaturazione di una molecola. Un legame doppio contribuisce a un grado di insaturazione, mentre un legame triplo porta a due gradi di insaturazione.

La rappresentazione di molte molecole attraverso la struttura di Lewis diventa complicata se si considerano solo i legami singoli, in quanto non rispettano la regola dell’ottetto. Ad esempio, nella molecola di etene (C2H4), coniugare solo legami singoli risulterebbe in un numero errato di elettroni di legame.

La struttura corretta dell’etene, che rispetta la regola dell’ottetto e il numero di elettroni di legame, include un doppio legame carbonio-carbonio.

Il legame triplo nell’etino può essere spiegato con gli orbitali ibridi. Ogni atomo di carbonio ha due orbitali ibridi sp disposti linearmente e perpendicolari agli orbitali p y e p z. La sovrapposizione di questi orbitali forma un legame σ e due legami π.

Secondo la teoria del legame di valenza, i legami multipli si formano dalla sovrapposizione di più orbitali atomici. Il secondo e terzo legame si creano dalla sovrapposizione di orbitali non ibridati, formando legami π.

L’entalpia di legame mostra che il legame triplo è più forte del doppio e singolo, e la lunghezza del legame diminuisce con l’aumento dei legami: ad esempio, la lunghezza del legame C-C è di 154 pm, C=C è di 134 pm, e C≡C è di 120 pm.

I legami doppi si trovano in molecole come O2 e gruppi carbonilici, mentre i legami tripli sono presenti in molecole come N2 e CO, e nei cianuri e isocianuri.

Determinazione della composizione dell’aria

Chimica Analitica

Fabrice Deseaux

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30 Dicembre 2023

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Determinazione della composizione dell’aria

Composizione dell’aria: approfondimento sulla sua struttura molecolare

Per comprendere meglio la composizione dell’aria e l’importanza di identificare le sostanze inquinanti presenti al suo interno, è fondamentale analizzare i principali costituenti che la compongono. L’aria è composta principalmente da gas come azoto, ossigeno, argon e vapore acqueo, con variazioni di concentrazione legate a fattori ambientali quali temperatura e pressione.

I componenti principali dell’aria secca includono l’azoto (N2), l’ossigeno (O2), l’argon (Ar), il biossido di carbonio (CO2), il neon (Ne), l’elio (He) e il metano (CH4). Questi gas costituiscono la base della composizione atmosferica e influenzano direttamente la qualità dell’aria che respiriamo.

Il processo di liquefazione dell’aria attraverso la condensazione permette di separare efficacemente l’ossigeno e l’azoto, aprendo la strada a molteplici utilizzi industriali per questi due gas.

Un metodo comune per determinare la quantità di ossigeno presente nell’aria è la combustione di metalli come il rame, il piombo, il magnesio o il fosforo bianco in presenza di aria. La differenza di peso tra il metallo combusto e il relativo ossido formatosi fornisce una stima accurata della presenza di ossigeno in un dato volume d’aria.

L’utilizzo di sensori elettrochimici o sensori NDIR (nondispersive infrared sensor) rappresenta un approccio moderno e affidabile per monitorare la presenza di gas nell’aria. Questi sensori sfruttano la tecnologia infrarossa per rilevare specifiche lunghezze d’onda assorbite dai gas presenti, consentendo una misurazione precisa e simultanea di diversi componenti gassosi.

Il controllo della qualità dell’aria è essenziale per garantire la salute pubblica e la protezione degli ecosistemi. Misurare e determinare con precisione la composizione dell’aria è cruciale per adottare le adeguate misure di salvaguardia ambientale e per monitorare l’impatto delle attività umane sull’aria che respiriamo quotidianamente.

Lisina: proprietà, funzioni

Fabrice Deseaux

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30 Dicembre 2023

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Caratteristiche, proprietà e funzioni della Lisina

L’amminoacido lisina, essenziale e appartenente alla categoria degli α-amminoacidi, si compone di gruppi carbossilici e amminici in posizione α, oltre a un gruppo laterale che gli conferisce un carattere basico, simile ad altri amminoacidi come l’arginina e l’istidina.

Proprietà della Lisina

La lisina è solubile in acqua e viene sintetizzata da piante e batteri a partire dall’acido aspartico tramite vie metaboliche. Si trova in alimenti come legumi, carne, pesce, latticini e uova. Questo amminoacido contribuisce all’assorbimento del calcio e alla sua minore escrezione nelle urine, riducendo il rischio di osteoporosi.

La lisina è stata isolata per la prima volta dalla caseina alla fine del XIX secolo e successivamente sintetizzata nel 1902 partendo dal γ-clorobutirronitrile da parte dei chimici Fischer e Weigert.

Funzioni della Lisina

Insieme alla vitamina C, la lisina forma la L-carnitina, che agevola il trasporto degli acidi grassi nei mitocondri per la produzione di energia. Nella forma ossidata, partecipa alla creazione del collagene, proteina principale del tessuto connettivo, e agisce come precursore della niacina, conosciuta come vitamina B3 o PP. Si ipotizza che la lisina possa svolgere un ruolo nel trattamento dell’herpes e nel controllo dei problemi emotivi come depressione e ansia, influenzando potenzialmente la serotonina. Benché commercializzata come integratore, molti effetti richiedono ulteriori studi scientifici indipendenti.

Glicosidi: classificazione, proprietà

Fabrice Deseaux

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30 Dicembre 2023

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Glicosidi: classificazione e proprietà

I glicosidi sono composti organici di origine vegetale che presentano una parte zuccherina chiamata “glicone” e una parte non zuccherina denominata “aglicone“. Questi composti sono utilizzati sia nel settore farmaceutico che come additivi alimentari e si distinguono in base alla composizione del glicone, come il glucoside contenente glucosio e il fruttoside contenente fruttosio.

La classificazione dei glicosidi si basa anche sul posizionamento del legame glicosidico rispetto al piano della molecola ciclica dello zucchero, distinguendo tra α e β glicosidi. Inoltre, i glicosidi possono essere classificati in base all’atomo dell’aglicone coinvolto nel legame glicosidico, dando vita a O-glicosidi, C-glicosidi, S-glicosidi e N-glicosidi.

Esistono diversi tipi di glicosidi come alcolici, antrachinonici, cumarinici, cianogenetici, flavonoidi, fenolici, steroidei, steviolici, tioglicosidi e saponine, che variano per le loro proprietà e utilizzi. Ad esempio, i glicosidi alcolici hanno proprietà analgesiche e antinfiammatorie, mentre i glicosidi antrachinonici sono noti per le loro proprietà lassative. I glicosidi cumarinici sono utilizzati come aromatizzanti e quelli flavonoidi hanno azione antispastica e diuretica.

I glicosidi steroidei, noti anche come glicosidi cardiaci, sono impiegati nel trattamento di patologie cardiache, mentre i glicosidi steviolici sono utilizzati come dolcificanti, adatti anche ai diabetici. Le saponine, con un sapore amaro, agiscono come espettoranti, antinfiammatori, tonici e diuretici, offrendo protezione alle piante da microrganismi e predatori.

Eliminazione riduttiva: reazioni mononucleari e binucleari

Fabrice Deseaux

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30 Dicembre 2023

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Eliminazione riduttiva: reazioni mononucleari e binucleari

Reazioni di eliminazione riduttiva nei complessi metallici: mononucleari e binucleari

Le reazioni di eliminazione riduttiva e di addizione ossidativa rivestono un ruolo significativo nella chimica dei complessi metallici. Mentre l’addizione ossidativa comporta la formazione di due nuovi legami tra il metallo presente nel complesso e i gruppi provenienti dal substrato, nell’eliminazione riduttiva il metallo riduce il suo numero di ossidazione e di coordinazione di due unità. Questo tipo di reazione può avvenire in forma mononucleare o binucleare, a seconda se coinvolge un singolo metallo o due.

Perché avvenga l’eliminazione riduttiva, i due gruppi che si separano dal centro metallico devono essere posizionati in maniera cis. Inoltre, è necessario che i complessi presentino una specifica densità elettronica, gruppi stericamente ingombranti, determinati tipi di leganti, numero di coordinazione e geometria molecolare.

I metalli di transizione del 4° Periodo mostrano una maggiore velocità di reazione nell’eliminazione riduttiva rispetto a quelli dei Periodi successivi, a causa della minore forza di legame metallo-legante. Inoltre, questa reazione avviene in modo più rapido quando il metallo è legato a gruppi stericamente ingombranti.

L’eliminazione riduttiva viene impiegata in vari processi industriali, come ad esempio nel processo Monsanto, utilizzato per la sintesi dell’acido acetico tramite il cis-[Rh(CO)2I2] come catalizzatore.

Conversione di alcoli in alcani: meccanismo

Fabrice Deseaux

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30 Dicembre 2023

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Conversione di alcoli in alcani: meccanismo

Meccanismo e strategie per la conversione degli alcoli in alcani

La conversione degli alcoli in alcani può risultare complessa a causa della presenza del gruppo -OH, considerato un debole gruppo uscente. Questo porta gli alcoli a subire principalmente reazioni di ossidazione anziché diventare alcani attraverso l’uso di riducenti come il litio alluminio idruro.

Solitamente, il processo di conversione degli alcoli avviene in due fasi distinte: la trasformazione del gruppo -OH in un efficace gruppo uscente e successivamente la riduzione tramite idruri metallici o alternative come la idrogenazione eterogenea e la riduzione di Birch.

Una delle tecniche più comuni per la riduzione degli alcoli coinvolge l’utilizzo del cloruro di tosile per convertire l’alcol in tosilato, un gruppo uscente efficace che può essere trattato con un riducente per ottenere l’alcano desiderato. Altri metodi prevedono l’alogenazione con composti come PX3, PX5, SOCl2 e cloruro di ossalile (COCl)2, o la riduzione diretta dell’alcol usando clorodifenilsilano.

Il meccanismo proposto per la riduzione degli alcoli in alcani in un unico step rappresenta una strategia sintetica efficace per la produzione di alcani a partire dagli alcoli. Tuttavia, è importante notare che l’uso di litio alluminio idruro e cloruro di alluminio può causare riarrangiamenti e isomerizzazioni negli intermedi carbocationici, rappresentando un potenziale inconveniente di questo metodo.

Determinazione di Cr, Mn, Fe, Co, Ni e Cu: analisi qualitativa

Fabrice Deseaux

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30 Dicembre 2023

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Determinazione di Cr, Mn, Fe, Co, Ni e Cu: analisi qualitativa

Approccio semplificato per l’analisi dei metalli di transizione
L’analisi qualitativa dei metalli di transizione quali cromo, manganese, ferro, cobalto, nichel e rame può essere eseguita in modo efficace e preciso attraverso test relativamente semplici. Questa metodologia, basata sulla diversa colorazione che varia a seconda del numero di ossidazione, permette di evitare l’utilizzo della sistematica dei gruppi, spesso complessa e che richiede tempi lunghi.

Cromo

Il cromo presenta comunemente numeri di ossidazione +3 e +6. La presenza di sali di cromo (III) in soluzioni alcaline provoca la formazione di idrossido di cromo (III) di colore verde. Mediante opportuni test è possibile confermare la presenza dello ione cromo (III).

Manganese

I sali di manganese (II) sono incolori o rosati e possono essere ossidati a permanganato, che si presenta di colore viola. La comparsa di tale colore è indicativa della presenza di manganese (II).

Ferro

Il ferro mostra numeri di ossidazione +2 e +3. Per la determinazione del ferro (III) si utilizza il tiocianato, formando un complesso rosso sangue. Mentre per il ferro (II) si impiega il potassioferricianuro, che produce un complesso blu.

Cobalto

I sali di cobalto (II) in solventi organici presentano una colorazione blu, che si intensifica con l’aggiunta di tiocianato di ammonio, formando il complesso tetracianocobaltato di colore blu.

Nichel

Il nichel (II) reagisce con la dimetilgliossima producendo un complesso insolubile di colore rosa fucsia. Questo test richiede l’aggiunta di acido tartarico, dimetilgliossima e ammoniaca alla soluzione contenente nichel (II).

Rame

I sali di rame manifestano una colorazione blu in soluzioni concentrate, formando il complesso tetrammino rame (II) [Cu(NH3)4]^2+ blu con l’aggiunta di ammoniaca. Si utilizza la reazione con ioduro per confermare la presenza di rame e per evitare interferenze da nichel (II).

Costante di equilibrio: calcolo, esercizi

Fabrice Deseaux

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30 Dicembre 2023

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Costante di equilibrio: calcolo, esercizi

Calcolo della costante di equilibrio: esempi e metodi risolutivi

Il calcolo della costante di equilibrio può essere derivato da dati sperimentali noti sulle concentrazioni o pressioni delle specie coinvolte in una reazione reversibile. Durante una reazione reversibile, le specie possono spostarsi sia da sinistra a destra che da destra a sinistra, mantenendo le concentrazioni costanti nel tempo e raggiungendo uno stato di equilibrio dinamico.

La costante di equilibrio, indicata con K, per una reazione reversibile del tipo aA + bB ⇌ cC + dD (dove a, b, c e d sono i coefficienti stechiometrici), è calcolata attraverso l’espressione: K = [C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b.

Esempi di esercizi di calcolo della costante di equilibrio includono la determinazione della K per la formazione dell’ammoniaca, la decomposizione del bromuro di nitrosile, il dissociamento del pentacloruro di fosforo, l’equilibrio del N2O4 e la reazione tra NO e H2. Ogni esercizio richiede un approccio specifico che porta allo stesso risultato finale.

Una serie di strategie e metodi possono essere applicati per risolvere con successo gli esercizi legati al calcolo della costante di equilibrio, consentendo agli studenti di mettere in pratica le loro conoscenze in modo approfondito e concreto. Per ulteriori informazioni su questo argomento, consulta la guida pratica e gli esempi proposti.

Isoprene: proprietà, classificazione dei terpeni

Fabrice Deseaux

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30 Dicembre 2023

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Isoprene: proprietà, classificazione dei terpeni

Proprietà e Usi dell’Isoprene: tutto quello che devi sapere

L’isoprene, conosciuto anche come “2-metil, 1,3 butadiene”, è un composto diene che svolge un ruolo cruciale nella protezione delle cellule vegetali da stress ambientali. Questo composto è sintetizzato in varie piante attraverso l’azione dell’enzima isoprene sintasi e ha come polimeri la gomma naturale.

Charles Greville Williams fu il primo ad ottenere l’isoprene dalla decomposizione termica della gomma naturale nel 1860.

Caratteristiche dell’Isoprene

L’isoprene è un liquido incolore con un odore pungente e è insolubile in acqua ma solubile in solventi organici come l’etere etilico e l’acetone. A livello industriale, è prodotto dal cracking termico della nafta o come sottoprodotto della sintesi dell’etene.

Usi dell’Isoprene

L’isoprene trova impiego come monomero per la produzione di gomma, in particolare del cis-1,4 poliisoprene, utilizzando catalizzatori Ziegler-Natta. È inoltre utilizzato per la sintesi del poliisobutene e di copolimeri a blocchi termoplastici stirene-isoprene-stirene.

Ruolo dell’Isoprene nella Classificazione dei Terpeni

L’importanza dell’isoprene risiede nel fatto che costituisce la base di numerose sostanze conosciute come isoprenoidi o terpeni, che contengono un numero di atomi di carbonio multiplo di 5. Questi composti sono classificati in base al numero di unità isopreniche presenti, come monoterpeni, sesquiterpeni, diterpeni, triterpeni e tetraterpeni.

Inoltre, l’isoprene emesso dalle piante gioca un ruolo cruciale nella chimica dell’atmosfera, reagendo con i radicali idrossile e gli ossidi di azoto presenti nell’aria, contribuendo all’aumento della concentrazione di ozono nell’ambiente.

EDC: messi al bando, classificazione e attività degli Endocrine Disrupting Chemicals

Fabrice Deseaux

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30 Dicembre 2023

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EDC: messi al bando, classificazione e attività degli Endocrine Disrupting Chemicals

Impatto dei Disturbi Endocrini sulla Salute Umana e Ambientale

Le sostanze note come Endocrine Disrupting Chemicals (EDC) sono state vietate dalla Commissione Europea dopo un lungo processo di valutazione. Queste sostanze, spesso di origine sintetica, erano ampiamente utilizzate in diversi prodotti di uso comune come pesticidi, cosmetici, alimenti, farmaci e prodotti per l’igiene personale.

Gli EDC interferiscono con il sistema endocrino umano, causando effetti dannosi che vanno dalle malformazioni congenite all’infertilità, dai disturbi riproduttivi all’aumento del rischio di cancro, fino a disfunzioni del sistema immunitario e nervoso.

Classificazione delle Sostanze EDC

Esistono centinaia di EDC che possono essere classificati in diverse categorie, tra cui farmaci ormonali, pesticidi, plastificanti e composti industriali. Queste sostanze, spesso prodotte come sottoprodotti di processi industriali, rappresentano un rischio significativo per la salute umana e l’ambiente.

Tipologie di EDC e i loro Effetti

Tra gli EDC più conosciuti ci sono gli idrocarburi policiclici aromatici, il benzene, la diossina, il ftalato e il Bisfenolo A. Queste sostanze interferiscono con i recettori ormonali attraverso meccanismi diversi, causando danni gravi sulla salute umana e sull’ecosistema.

In generale, l’approvazione del divieto delle EDC rappresenta un passo importante verso la protezione della salute pubblica e dell’ambiente. Le autorità stanno continuando a monitorare attentamente l’uso di queste sostanze per ridurre al minimo i rischi associati.