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Acetato di piombo (II): sintesi, usi

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

Sintesi e impieghi dell’acetato di piombo (II)

L’acetato di piombo (II), conosciuto anche come zucchero di piombo o sale di Saturno, è un composto solubile in acqua, metanolo, etanolo e glicerolo, con formula Pb(CH3COO)2. Grazie alla sua solubilità in acqua, viene impiegato per ottenere composti insolubili del piombo tramite reazioni di precipitazione.

Produzione

Questo composto può essere sintetizzato tramite la reazione redox tra ossido di piombo (IV), perossido di idrogeno e acido acetico, oppure attraverso la reazione di scambio semplice tra acetato di rame (II) e piombo metallico.

Utilizzi

Per la determinazione qualitativa del solfuro di idrogeno, vengono impiegate cartine imbevute di acetato di piombo che, a contatto con il solfuro di idrogeno, si colorano di nero a causa della formazione di solfuro di piombo (PbS) secondo la reazione: Pb(CH3COO)2 + H2S → 2 CH3COOH + PbS.

Questa reazione è stata sfruttata anche nei coloranti progressivi per capelli bianchi, dove il piombo reagisce con lo zolfo contenuto nella cheratina dei capelli. Sebbene l’UE abbia vietato l’uso di tali coloranti, negli Stati Uniti sono ancora in circolazione.

In passato, nonostante la sua tossicità, l’acetato di piombo veniva utilizzato come dolcificante nell’antica Roma, poiché lo zucchero non era ancora conosciuto. Tuttavia, il suo prolungato utilizzo come dolcificante ha portato all’avvelenamento di molte persone nel corso del tempo.

Tioesteri e l’origine della vita: struttura, sintesi

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Tioesteri e l’origine della vita: struttura, sintesi

Tioesteri: struttura, sintesi e ruolo nella biochimica

I tioesteri sono composti organici che presentano una elevata reattività rispetto agli esteri, grazie alla loro struttura che li rende particolarmente reattivi. La minore stabilizzazione per risonanza rispetto agli esteri contribuisce a questa maggiore reattività.

La struttura dei tioesteri evidenzia una differenza significativa rispetto agli esteri, dovuta alle dimensioni maggiori dello zolfo rispetto all’ossigeno, che li rende meno stabilizzati per risonanza. Questa caratteristica li rende di particolare interesse nella biochimica.

Per la sintesi dei tioesteri, si utilizza la reazione tra un acido carbossilico e un tiolo, in un processo simile all’esterificazione di Fischer. L’uso di un agente disidratante come la N,N’-dicicloesilcarbodiimide è essenziale per la reazione di condensazione che porta alla formazione del tioestere.

Nell’ambito della biochimica, i tioesteri giocano un ruolo fondamentale. Ad esempio, l’acetil coenzima A è una molecola essenziale nel metabolismo degli organismi viventi, necessaria per processi come la respirazione cellulare e il ciclo di Krebs. Allo stesso modo, l’acil-coenzima A è di rilevanza biologica poiché permette agli acidi grassi di essere utilizzati per la produzione di energia tramite la β-ossidazione.

Secondo Christian René de Duve, vincitore del Premio Nobel per la Medicina nel 1974, i tioesteri possono essere considerati precursori della vita e potrebbero aver avuto un ruolo determinante nei processi chiave legati all’utilizzo o alla produzione di ATP, nonché nella sintesi di componenti cellulari.

In sintesi, i tioesteri rappresentano molecole cruciali nella biochimica e potrebbero aver contribuito significativamente alla formazione della vita primordiale.

Determinazione dei polifenoli nel vino: metodo spettrofotometrico

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Determinazione dei polifenoli nel vino: metodo spettrofotometrico

Misura dei polifenoli nel vino tramite metodo spettrofotometrico

L’analisi dei polifenoli presenti nel vino riveste un ruolo di primaria importanza nella valutazione delle sue caratteristiche sensoriali. Variando in base alla tipologia dell’uva e alle modalità di vinificazione, i polifenoli influenzano colore, aroma e sapore della bevanda, conferendo anche un’accentuata sensazione astringente. Inoltre, i polifenoli agiscono come antiossidanti e hanno la facoltà di creare precipitati.

Per quantificare i polifenoli, diversi approcci analitici sono disponibili, inclusa la cromatografia HPLC. Tuttavia, il metodo spettrofotometrico con l’utilizzo del reattivo di Folin–Ciocâlteu è comunemente impiegato nei protocolli ufficiali. Questo reattivo, composto da fosfomolibdato e fosfotungstato, ha la capacità di ossidare i gruppi -OH dei polifenoli in un ambiente alcalino, generando una colorazione blu con un massimo di assorbimento a circa 750 nm.

Il procedimento comprende la preparazione di una curva di calibrazione utilizzando una soluzione di acido gallico a varie concentrazioni arricchita con carbonato e reattivo di Folin–Ciocâlteu. Successivamente, viene misurata l’assorbanza delle diverse soluzioni per tracciare la retta di taratura. Questo consente di determinare la concentrazione totale di polifenoli presenti nel vino, espressa in g/L di equivalenti di acido gallico.

Da evidenziare è il fatto che il reattivo di Folin–Ciocâlteu, sebbene non mirato esclusivamente ai polifenoli, può reagire anche con altre sostanze riducenti come proteine e composti azotati. Tuttavia, questo metodo è stato recentemente proposto per la misurazione del potere riducente totale, rappresentando un notevole progresso nella valutazione dei polifenoli nel vino.

Alogenuri alchilici da alcoli: meccanismo di reazione

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Alogenuri alchilici da alcoli: meccanismo di reazione

Sintesi degli alogenuri alchilici dagli alcoli: un processo chimico essenziale

L’ottenimento degli alogenuri alchilici dagli alcoli è un processo fondamentale in chimica organica che avviene tramite la reazione con acidi alogenidrici. Questa reazione generalmente segue l’equazione: R-OH + HX → R-X + H2O e può procedere attraverso i meccanismi SN1 o SN2, a seconda del tipo di alcol coinvolto.

Nei meccanismi SN1, gli alcoli terziari formano carbocationi terziari come intermedio di reazione. La reazione avviene in tre stadi, con eventuali riarrangiamenti per ottenere un carbocatione più stabile. D’altra parte, gli alcoli primari reagiscono attraverso un meccanismo SN2, che può portare a un’inversione di configurazione in presenza di carboni asimmetrici.

Gli alogenuri alchilici sono importanti composti utilizzati nella sintesi organica come solventi e per la produzione dei reattivi di Grignard. È essenziale comprendere i diversi meccanismi di reazione per ottenere con successo questi composti chimici vitali.

Reattivo di Brady: sintesi, reazioni

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Il reattivo di Brady: scopri le caratteristiche e l’utilizzo di questo composto chimico noto come 2,4-dinitrofenilidrazina, ampiamente impiegato nella caratterizzazione dei gruppi carbonilici presenti negli aldeidi e chetoni.

Caratteristiche del reattivo di Brady

Il reattivo di Brady si presenta sotto forma di un solido rosso-arancio, con scarsa solubilità in acqua e sensibilità agli urti, richiedendo pertanto una manipolazione estremamente cauta. La formula chimica di questo composto è (NO2)2C6H5NHNH2.

Sintesi del reattivo di Brady

La 2,4-dinitrofenilidrazina può essere prodotta a partire dal 2,4-dinitroclorobenzene e solfato di idrazina, in presenza di acetato di potassio, attraverso una reazione ben definita. La sintesi prevede la miscelazione di solfato di idrazina e acetato di potassio in acqua calda, seguita da opportuni processi di lavorazione per ottenere il reattivo di Brady.

Reazioni caratteristiche del reattivo di Brady

Il reattivo di Brady reagisce con i gruppi carbonilici presenti negli aldeidi e chetoni tramite una reazione di condensazione. La sua struttura, con un doppietto elettronico solitario sull’azoto del gruppo -NH2, conferisce al composto una forte natura nucleofila. Durante la reazione, la 2,4-dinitrofenilidrazina attacca il carbonio carbonilico formando un precipitato di idrazone, la cui colorazione varia in base alla natura alifatica o aromatica del composto trattato.

In sintesi, la reazione del reattivo di Brady con i gruppi carbonilici può essere interpretata come una condensazione o come un’addizione-eliminazione, a seconda delle prospettive con cui viene analizzata. Questo composto è uno strumento essenziale per la caratterizzazione delle molecole contenenti gruppi carbonilici, offrendo risultati distintivi e importanti in ambito chimico.

Acido acetico: sintesi, reazioni, usi

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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L’acido acetico: dalla produzione agli utilizzi

L’acido acetico, noto anche come acido etanoico, è un acido carbossilico di grande importanza, caratterizzato dall’odore pungente e dal sapore aspro. Questo acido, con formula CH3COOH, prende il nome dall’aceto, che lo contiene in percentuali che vanno dal 3 al 5%, ottenuto dalla fermentazione del vino.

La fermentazione acetica avviene grazie agli acetobatteri, batteri aerobi che ossidano l’alcol etilico trasformandolo in acido acetico, seguendo l’equilibrio CH3CH2OH + O2 ⇄ CH3COOH + H2O.

Sintesi dell’acido acetico

Negli anni sono stati sviluppati diversi metodi per la sintesi dell’acido acetico. Inizialmente, nel 1913, si è utilizzata la carbonilazione del metanolo come processo industriale principale, mentre negli anni successivi sono stati introdotti nuovi catalizzatori come lo ioduro di cobalto e il rodio e ioduro della Monsanto. Nel 1997, la Showa Denko ha proposto un innovativo processo di ossidazione diretta dell’etene che porta alla formazione di acetaldeide, utilizzando un catalizzatore al palladio.

Reazioni e proprietà

L’acido acetico è un acido debole che si dissocia secondo l’equilibrio CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+. Presenta una Ka di 1.8 ∙ 10-5 e tende a formare legami a idrogeno grazie alla sua capacità di dimerizzazione.

Usi e applicazioni

L’acido acetico trova impiego sia nel settore chimico che in quello industriale, utilizzato per la produzione di polimeri come l’acetato di polivinile. Nell’industria alimentare è usato come regolatore di acidità e conservante, mentre viene impiegato anche nella produzione di gomma, tinture e profumi.

Inoltre, l’acido acetico glaciale, privo di acqua, è un solvente polare utilizzato nei processi di cristallizzazione per la purificazione di composti. Ha la capacità di solubilizzare sia composti polari che non polari, risultando fondamentale ad esempio per la produzione di acido tereftalico e polietilentereftalato.

Colore e legami π coniugati

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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I cromofori e il legame con il colore

Il colore di un oggetto dipende dall’interazione tra la luce e la sostanza stessa, con particolare attenzione ai cromofori presenti al suo interno. Ogni sostanza colorata contiene dei gruppi cromofori responsabili della sua tonalità. Questi gruppi possono assorbire completamente la luce visibile, rifletterla interamente o assorbirne alcune parti e rifletterne altre, creando così una gamma di colori diversi.

Nel corso della storia, gli artisti hanno sfruttato i colori per imprimere la propria impronta unica nelle loro opere, celebrando la bellezza dei colori naturali. Il giallo brillante del tuorlo d’uovo, il rosso intenso dei pomodori, l’arancione vivace delle carote sono solo alcuni esempi dei colori che ci circondano quotidianamente, ognuno dovuto alla presenza di molecole con caratteristiche uniche.

La struttura molecolare della luteina, con il suo colore giallo distintivo, può essere confrontata con quella del licopene (rosso) e del β-carotene (arancione), evidenziando la presenza di numerosi doppi legami coniugati che caratterizzano tali composti.

L’influenza dei legami doppi coniugati

I legami doppi coniugati giocano un ruolo chiave nella determinazione del colore di una sostanza. La presenza di tali legami, insieme ad altre caratteristiche dei gruppi cromofori, è fondamentale per le transizioni di tipo K o π→ π* all’interno della molecola.

Negli dieni coniugati lineari, le transizioni avvengono tipicamente su lunghezze d’onda non visibili all’occhio umano. Tuttavia, quando la delocalizzazione dei legami è più ampia, ad esempio in presenza di un maggior numero di doppi legami coniugati come nel caso del β-carotene, l’assorbimento si sposta nella regione visibile dello spettro elettromagnetico.

Il β-carotene, con i suoi 11 doppi legami coniugati, assorbe la luce a una lunghezza d’onda di circa 470 nm, corrispondente al colore blu, e si manifesta come una tonalità di colore arancione visibile all’occhio umano. Questo fenomeno evidenzia come la struttura molecolare influenzi direttamente il colore di una sostanza.

Non tutte le sostanze colorate contengono doppi legami coniugati; in molti casi, la colorazione è dovuta a strutture molecolari più complesse come quelle presenti nella clorofilla o nell’eme, che conferiscono loro tonalità uniche e riconoscibili.

Carbonilazione: sintesi dei metallo carbonili

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Carbonilazione: sintesi dei metallo carbonili

La formazione dei carbonili metallo tramite reazioni di carbonilazione è un processo chimico che impiega il monossido di carbonio come reagente principale. Queste reazioni coinvolgono i metalli delle serie d (3d, 4d, 5d) con un guscio d incompleto, producendo composti come V(CO)6, Cr(CO)6, Mn2(CO)10, Fe(CO)5, Co2(CO)8 e Ni(CO)4.

La sintesi dei composti carbonilici metallici avviene attraverso diverse metodologie. Ad esempio, il nichel può reagire con il CO per formare Ni(CO)4 in condizioni di temperatura e pressione moderate. Altre tecniche includono la carbonilazione riduttiva, che trasforma il metallo da un numero di ossidazione diverso a uno zero nel metallo carbonile, utilizzando un agente riducente come alluminio o litio alluminio idruro.

Le reazioni di carbonilazione trovano svariate applicazioni, come l’idroformilazione delle olefine, la reazione di Reppe per la sintesi dell’acido acetico e la reazione di Koch per la produzione di acidi carbossilici ramificati. La reazione di Pauson-Khand sfrutta una cicloaddizione da alchini, alcheni e monossido di carbonio, mentre la carbonilazione di alogenuri arilici con palladio catalizzatore porta alla formazione di esteri, ammidi, aldeidi e chetoni.

Queste reazioni hanno un ruolo significativo sia in ambito di chimica inorganica per la sintesi dei composti metallo carbonili, sia nell’ambito della chimica organica e industriale. Sono essenziali per la produzione di catalizzatori e precursori di altre complessi metallorganici.

Cianato: risonanza, cianato di ammonio

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Struttura, proprietà e applicazioni del cianato

Il cianato è un anione poliatomico con la formula [OCN]- o [NCO]-. La sua struttura può essere compresa attraverso le formule di Lewis, con il carbonio al centro legato ad azoto e ossigeno attraverso legami semplici. Sono possibili diverse configurazioni, con la presenza di triplo legame e legame semplice o due doppi legami.

Le strutture di risonanza del cianato portano a tre diverse configurazioni quando si aggiungono doppietti elettronici per completare gli ottetti degli atomi. In seguito all’acidificazione, si ottiene l’acido isocianico. Il cianato agisce come legante ambidentato in reazioni di sostituzione nucleofila, e può essere ottenuto da fenolo e cloruro di cianogeno.

Il cianato di ammonio è stato usato storicamente per produrre urea e può derivare dall’interazione del cianato di sodio con ammine. Il cianato di sodio, ampiamente impiegato come erbicida e fertilizzante, può essere trasformato in cianuro con l’uso di ossidanti. Il cianato di potassio, simile al cianato di sodio ma più solubile in acqua, offre la possibilità di ottenere una forma pura.

In conclusione, il cianato presenta una struttura complessa e interessante con diverse applicazioni, dalla chimica generale all’uso industriale.

Reazioni multicomponente: schema, applicazioni

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Reazioni multicomponente: schema, applicazioni

Vantaggi e Utilizzo delle Reazioni Multicomponente

Le reazioni multicomponente (MCR), noto anche come Multi-component reactions in inglese, sono fondamentali nella sintesi chimica grazie ai numerosi benefici che offrono, soprattutto nell’industria farmaceutica e nella produzione di composti specializzati. In questo tipo di reazioni, almeno tre reagenti interagiscono simultaneamente per formare un unico prodotto contenente le caratteristiche di tutti i componenti originali. Questo processo consente di semplificare le fasi di purificazione e, frequentemente, di aumentare la resa finale.

Benefici delle Reazioni Multicomponente

Le reazioni multicomponente rappresentano una strategia sintetica efficiente che offre un metodo rapido e diretto per ottenere prodotti altamente specifici. La caratteristica principale di queste reazioni è la generazione di un’unica molecola, ottimizzando la resa complessiva e riducendo il numero di passaggi intermedi. Questo approccio porta alla produzione di composti estremamente puri con pochi sottoprodotti, spesso presenti nelle reazioni convenzionali.

Applicazioni Storiche e Attuali delle Reazioni Multicomponente

Le reazioni multicomponente hanno avuto un impatto significativo nella storia della chimica sintetica. Ad esempio, nel 1850 Strecker ha sviluppato un metodo per sintetizzare α-amminonitrili combinando un’aldeide, ammoniaca e cianuro di idrogeno, che possono successivamente essere trasformati in amminoacidi. In seguito, nel 1882, Hantzsch ha ampliato quest’approccio con la preparazione di derivati della diidropiridina da un’aldeide e due equivalenti di un β-chetoestere insieme ad ammoniaca. Nel 1891, il chimico italiano Pietro Biginelli propose una reazione catalizzata da un acido, fornendo il 3,4-diidropirimidin-2-one noto come DHPM partendo da un β-chetoestere, un’ aldeide arilica e l’urea.

Un esempio classico dell’applicazione delle reazioni multicomponente è la sintesi della tropinone proposta da Robinson nel 1917, coinvolgente dialdeide succinica, metilammina e 3-ossochetoglutarato.

Negli ultimi decenni, le reazioni multicomponente sono diventate sempre più cruciali, specialmente nel settore farmaceutico. Rappresentano uno strumento fondamentale per la produzione di molecole di grande rilevanza nella moderna chimica farmaceutica.

PM10: fonti, composizione

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Le fonti e la composizione delle particelle atmosferiche nell’aria possono avere un impatto significativo sull’ambiente e sulla salute umana.

Il PM10, con un diametro inferiore a 10 μm, è una delle frazioni del particolato che costituisce un inquinante di grande rilevanza nelle aree urbane e industriali. Le fonti di questi particolati sono sia naturali che antropiche, con contributi variabili da attività come l’ossidazione di biossido di azoto, incendi boschivi, attività vulcaniche e processi di combustione.

Le fonti antropiche, come il traffico veicolare, l’industria, i riscaldamenti domestici e l’agricoltura intensiva, sono responsabili della maggior parte del PM10 presente nell’aria. Durante i mesi invernali, la combustione di legna e pellet contribuisce notevolmente alla presenza di PM10, soprattutto nelle aree urbane con condizioni climatiche specifiche.

Gli effetti dannosi del PM10 sulla salute umana sono evidenti, con migliaia di decessi all’anno solo in Europa a causa di questo inquinante. Le conseguenze a breve e lungo termine includono problemi respiratori, cardiovascolari e una diminuzione dell’aspettativa di vita.

La composizione del PM10 varia in base alle fonti antropiche presenti, includendo ioni inorganici come solfati, ammonio e nitrati, componenti carboniosi come il carbonio organico e idrocarburi policiclici aromatici, e materiali crostali contenenti elementi come Piombo, Zinco e Silicio. Queste particelle contengono anche elementi derivanti da attività industriali, come selenio, vanadio, nichel e altri metalli emessi nell’atmosfera.

In conclusione, il particolato PM10 rappresenta una seria minaccia per l’ambiente e la salute umana, con effetti dannosi che vanno dall’asma alle malattie cardiache, sottolineando l’importanza di monitorare e ridurre le fonti di inquinamento atmosferico.

Reazioni organiche in pillole: sostituzione, addizione, eliminazione

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Reazioni organiche in pillole: sostituzione, addizione, eliminazione

Tipologie di reazioni organiche e relative classificazioni

Le vastissime tipologie di reazioni organiche possono essere suddivise in categorie fondamentali che permettono di comprendere meglio il processo e l’esito della reazione.

Le reazioni organiche coinvolgono di solito i gruppi funzionali presenti nelle molecole e possono essere classificate in base al meccanismo reazionale. Le principali categorie di reazioni sono le seguenti:

Reazioni di sostituzione
Nelle reazioni di sostituzione organiche, si ha la sostituzione di un atomo o gruppo di atomi con un altro atomo o gruppo. Queste reazioni possono essere differenziate in sostituzioni nucleofile, elettrofile e radicaliche. Esempi di reazioni di sostituzione comprendono la nitrazione, l’alogenazione, l’alchilazione e l’acilazione di Friedel-Craft.

Reazioni di addizione
Le reazioni di addizione prevedono l’aggiunta di atomi o gruppi atomici con la rottura di un legame π, tipico degli alcheni e alchini. Si possono distinguere tra addizioni elettrofile, nucleofile e radicaliche.

Reazioni di eliminazione
In queste reazioni avviene l’eliminazione di due sostituenti con la formazione di un legame π. Un esempio classico di reazione di eliminazione è la disidratazione di un alcol che porta alla formazione di un alchene.

Altre forme di reazioni organiche includono le reazioni di trasposizione o riarrangiamento, e le reazioni di ossidoriduzione, come l’ossidazione di un alcol primario a aldeide o di un alcol secondario a chetone.