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Sistemi benzilici: risonanza

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

Stabilità dei Carbocationi e Radicali Benzilici Legata alla Risonanza

I sistemi benzilici, che includono il benzile con la formula C₆H₅CH₂, sono importanti in chimica organica. Uno dei concetti chiave legati a questi sistemi è la risonanza, che conferisce stabilità ai carbocationi e radicali benzilici.

I carbocationi benzilici sono noti per la loro stabilità, paragonabile a quella dei carbocationi allilici, grazie alla risonanza. Nelle strutture di risonanza, la carica positiva è distribuita in posizione orto o para rispetto all’anello benzenico, aumentando la stabilità del carbocatione. Questa caratteristica li rende intermedi reattivi in varie reazioni chimiche, come le reazioni di sostituzione nucleofila.

I radicali benzilici C₆H₅CH₂^∙ sono altrettanto stabili a causa dell’allineamento dell’orbitale contenente il radicale con il sistema π dell’anello benzenico. Questi radicali si formano ad esempio attraverso scissioni omolitiche promosse da agenti come la luce o il calore.

Un esempio di composto contenente il gruppo benzile è il benzoato di benzile, un estere dell’acido benzoico e dell’alcol benzilico, utilizzato in varie applicazioni chimiche.

In sintesi, i sistemi benzilici e la risonanza svolgono un ruolo cruciale nelle reazioni chimiche, garantendo stabilità a carbocationi e radicali e trovando impiego in diversi composti di interesse.

Stampanti laser: rischi per la salute

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Potenziali rischi per la salute derivanti dall’utilizzo delle stampanti laser

Le stampanti laser e le fotocopiatrici sono dispositivi comunemente presenti negli ambienti lavorativi, scolastici e domestici. È fondamentale comprendere i potenziali rischi per la salute legati all’utilizzo frequente di queste apparecchiature, in particolare per quanto riguarda l’emissione di sostanze dannose.

Durante il processo di stampa, le stampanti laser rilasciano composti organici volatili, ozono, selenio, metalli, ossidi metallici e particolato di varie dimensioni, tra cui nanoparticelle. Queste emissioni possono rappresentare un rischio per la salute umana a lungo termine.

Studi condotti dall’Università Harvard hanno evidenziato che le nanoparticelle presenti nel toner diventano volatili durante la stampa, potendo penetrare nei polmoni e diffondersi nel corpo umano. Queste particelle possono interagire con altre sostanze presenti nell’ambiente per creare composti potenzialmente cancerogeni.

La ricerca scientifica si sta concentrando sull’effetto delle nanoparticelle sugli animali tramite diverse tecniche di analisi. È emerso che gli idrocarburi policiclici aromatici presenti nel toner possono interagire con le nanoparticelle, favorendo la formazione di sostanze nocive che potenzialmente possono causare danni genetici.

In conclusione, l’utilizzo prolungato di stampanti laser e fotocopiatrici può esporre le persone a rischi per la salute dovuti al rilascio di nanomateriali volatili. Ulteriori ricerche sono necessarie per valutare appieno gli impatti di tali sostanze e per identificare misure di protezione atte a ridurre l’esposizione a questi potenziali pericoli.

Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Il processo di bilanciamento delle reazioni redox in ambiente basico è un aspetto essenziale della chimica. Seguire scrupolosamente i passaggi definiti è fondamentale per ottenere una reazione bilanciata con successo. Un ruolo cruciale in questo processo è svolto dal metodo delle semireazioni. Durante il bilanciamento, è importante eliminare gli ioni spettatori, che sono le specie chimiche che non subiscono variazioni nel numero di ossidazione durante la reazione.

Una strategia comune prevede di separare inizialmente la reazione in due semireazioni distinte. Successivamente, si bilancia la massa e si aggiungono opportune quantità di ossigeno e idrogeno dove necessario. Contando la carica totale a sinistra e a destra di ciascuna semireazione, è possibile aggiungere gli elettroni dal lato in cui mancano. Per ottenere una reazione bilanciata, le semireazioni vengono moltiplicate per opportuni coefficienti affinché gli elettroni si semplifichino quando le due semireazioni vengono sommate. Infine, se la reazione avviene in ambiente basico, vengono aggiunti ioni idrossido (OH-) a entrambi i lati di ciascuna semireazione.

Ad esempio, considerando la reazione tra NO3- e Zn, e tra Ni(OH)2 e N2H4, è possibile seguire i passaggi sopra descritti per bilanciare correttamente le equazioni. Lo stesso approccio deve essere seguito per la reazione di comproporzione tra IO3- e I-.

Nel caso di reazioni di disproporzione e comproporzione in soluzione basica, la reazione bilanciata potrebbe risultare corretta ma non ridotta ai minimi termini. Pertanto, sarà necessario dividere per due tutti i membri dell’equazione per ottenere la forma più precisa ed equilibrata possibile.

Scelta di un indicatore nelle titolazioni acido-base

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Scelta di un indicatore nelle titolazioni acido-base

Scelta dell’indicatore nelle titolazioni acido-base: linee guida e importanza

La scelta dell’indicatore nelle titolazioni acido-base è cruciale per identificare con precisione il punto di fine di una reazione. Gli indicatori utilizzati in queste titolazioni, come il metilarancio e la fenolftaleina, sono in grado di cambiare colore in base al pH dell’ambiente. La decisione sull’indicatore da impiegare dipende direttamente dal pH nel punto equivalente della titolazione.

Il metilarancio assume una colorazione rossa a pH inferiore a 3, arancione tra 3.2 e 4.4 e gialla oltre 4.4. D’altra parte, la fenolftaleina resta incolore fino a un pH di 8.2 e diventa rosso porpora al di sopra di 9.8.

Il momento del viraggio per ciascun indicatore dipende dal valore di pKin, che è il logaritmo negativo della costante di dissociazione dell’indicatore. Ad esempio, il pKin del metilarancio è 3.7, mentre per la fenolftaleina è di 9.3.

Quando si esegue una titolazione acido-base, è essenziale che l’indicatore scelto cambi colore in prossimità del pH del punto equivalente per garantire la precisione della determinazione del punto di fine.

Equilibrio e viraggio dell’indicatore

Durante l’equilibrio di un indicatore come l’HIn, la costante di dissociazione (Kkin) è determinata dalla relazione [H+][ In-] /[HIn]. A metà del punto equivalente, [In-] = [HIn], e quindi Kkin = [H+], o pKin = pH.

Ad esempio, in una titolazione acido forte-base forte con punto equivalente a pH 7 e nessun cambiamento di colore degli indicatori, è consigliabile usare la fenolftaleina, con inizio del viraggio a pH 8.3, il più vicino possibile al punto equivalente.

Nelle titolazioni acido forte-base debole o base debole-acido forte, è fondamentale selezionare l’indicatore in base al pH del punto equivalente, considerando le caratteristiche del metilarancio e della fenolftaleina.

In definitiva, la selezione dell’indicatore nelle titolazioni acido-base richiede attenzione al pH del punto equivalente e all’intervallo di viraggio dell’indicatore per garantire misurazioni accurate e affidabili in laboratorio.

Fattori che influenzano la solubilità

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Fattori che incidono sulla solubilità delle sostanze

La solubilità delle sostanze è influenzata da diversi fattori, tra cui il tipo di solvente utilizzato, la temperatura e la pressione. La capacità di una sostanza di sciogliersi in un solvente per formare una soluzione dipende dalla concentrazione della soluzione satura.

Alcune sostanze sono completamente miscibili in tutte le proporzioni, come l’etanolo in acqua, mentre altre sono scarsamente miscibili, come il solfato di bario in acqua. Anche se tali sostanze sono spesso considerate insolubili, è importante notare che ogni elettrolita è forte a diluizione infinita.

Ruolo dell’equilibrio e degli ioni in comune

L’equilibrio di solubilità di una sostanza può essere influenzato dalla presenza di altre sostanze. Ad esempio, l’aggiunta di solfato di rame (II) a una soluzione contenente solfato di calcio sposta l’equilibrio a causa dell’effetto degli ioni in comune, influenzando così la solubilità del solfato di calcio.

Impatto delle variazioni di temperatura

Le variazioni di temperatura hanno un impatto sulla capacità di solidi, liquidi e gas di sciogliersi. La solubilità dei solidi può aumentare o diminuire a seconda che la reazione sia esotermica o endotermica. Allo stesso modo, la solubilità dei gas nei liquidi diminuisce con l’aumentare della temperatura a causa dell’incremento dell’energia cinetica delle molecole gassose.

Influenza della pressione

La pressione ha un impatto significativo solo sulla solubilità dei gas nei liquidi, seguendo la legge di Henry secondo la quale la solubilità di un gas è direttamente proporzionale alla sua pressione parziale. Un aumento della pressione porta a un aumento della solubilità, mentre una diminuzione della pressione riduce la solubilità del gas nel liquido.

Questi fattori evidenziano come la solubilità di una sostanza possa variare in base a diversi fattori, fornendo una visione dettagliata di come essa possa essere modificata a seconda delle condizioni specifiche.

Termodinamica: esercizi svolti

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Applicazioni pratiche della Termodinamica e calcoli: esempi risolti

La Termodinamica è una branca della fisica che si occupa dello studio delle trasformazioni energetiche all’interno di un sistema, rappresentando una componente essenziale in diversi campi scientifici. Le leggi termodinamiche permettono di analizzare le variazioni di energia e calore relative ai sistemi, fornendo una base fondamentale per la comprensione dei fenomeni naturali e dei processi industriali.

Applicazioni in ambito scientifico

Nel settore chimico, la Termodinamica gioca un ruolo cruciale nell’anticipare la spontaneità di una reazione e nel calcolare il calore scambiato durante il suo svolgimento. Le grandezze termodinamiche sono ampiamente impiegate per analizzare le reazioni chimiche e per determinare variazioni di entalpia, entropia ed energia libera di Gibbs.

Esercizi Risolti

*Variazione di entropia*

Consideriamo la reazione Fe₂O₃(s) + 2Al(s) → 2Fe(s) + Al₂O₃(s) e calcoliamo la variazione di entropia molare standard. Applicando la formula ΔS° = ΣnS°(prodotti) – ΣmS°(reagenti), otteniamo un risultato di -41 J/K, indicante una diminuzione dell’entropia durante la reazione.

*Variazione di entalpia ed energia libera di Gibbs*

Per la reazione Cr₂O₃(s) + 2Al(s) → 2Cr(s) + Al₂O₃(s), determiniamo la variazione di entalpia e di entropia. I calcoli evidenziano che la reazione è esotermica e spontanea, come confermato dalla variazione di energia libera di Gibbs a 298 K.

In un altro esercizio, analizziamo la reazione 2POCl₃(g) → 2PCl₃(g) + O₂ per calcolare la variazione di energia libera a 298 K. Il risultato mostra che la reazione non è spontanea a quella temperatura, ma potrebbe avvenire a temperature superiori a 3.20 ∙ 10³ K.

Infine, calcoliamo ΔG° e ΔG a 300 °C per la reazione N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃, sottolineando l’importanza del rapporto tra Termodinamica e cinetica chimica e il significato della sintesi dell’ammoniaca.

In conclusione, questi esempi risolti evidenziano l’importanza della Termodinamica nella previsione e comprensione dei processi energetici nel contesto chimico e industriale, fornendo strumenti essenziali per l’analisi e l’ottimizzazione delle reazioni.

Cloruro di cesio: sintesi, reazioni, reticolo cristallino, usi

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Cloruro di cesio: sintesi, reazioni, reticolo cristallino, usi

Sintesi, Reazioni e Applicazioni del Cloruro di Cesio

Il cloruro di cesio rappresenta un solido cristallino altamente solubile in acqua ed igroscopico con formula CsCl, usato come fonte di ioni cesio in svariate applicazioni. Simile agli altri alogenuri alcalini, il cloruro di cesio si presenta incolore sotto forma di cristalli di grandi dimensioni e bianco quando polverizzato.

I metalli alcalini, caratterizzati da un solo elettrone di valenza, generano ioni positivi privi di elettroni spaiati e capaci di transizioni di livello, simili a quanto osservabile negli ioni dei metalli di transizione, che formano composti colorati.

Procedura di Sintesi

La produzione del cloruro di cesio avviene tramite la neutralizzazione di acido cloridrico con idrossido di cesio o la reazione tra carbonato di cesio e acido cloridrico. Industrialmente, viene ottenuto dalla pollucite, una zeolite polverizzata trattata con acido cloridrico caldo.

Reazioni Chimiche

Il cloruro di cesio impuro reagisce con cloruro di antimonio (III) per formare un sale doppio poco solubile in acqua, il quale, a sua volta, può reagire con solfuro di idrogeno per dar luogo a sali doppi.

Struttura Cristallina

Il cloruro di cesio cristallizza in una struttura cubica, in cui ogni ione positivo è circondato da 8 ioni negativi e viceversa. La configurazione cristallina di un composto ionico dipende dal rapporto tra i raggi degli ioni positivi e negativi.

Utilizzi e Applicazioni

Il cloruro di cesio trova impiego nella produzione di cesio metallico attraverso la riduzione con magnesio ad alta temperatura. È utilizzato anche per separare il DNA a varie densità attraverso centrifugazione differenziale e trova applicazioni nel settore della medicina nucleare.

Il cloruro di cesio, con particolare interesse per gli isotopi cesio-137 e cesio-131, si rivela un composto di notevole importanza per le sue svariate applicazioni nell’ambito industriale e medico.

Composizione delle miscele: esercizi

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Analisi della composizione delle miscele attraverso esercitazioni

Nel mondo della chimica, comprendere la composizione delle miscele è fondamentale per ottenere informazioni dettagliate sui vari elementi coinvolti. Risolvendo esercizi di stechiometria, è possibile determinare con precisione la percentuale di ciascun componente presente nelle miscele. Ogni esercizio presenta una sfida unica che richiede un’attenta valutazione della reazione, dei coefficienti stechiometrici e dei dati disponibili.

Un esercizio tipico coinvolge il riscaldamento di un campione contenente KClO3 e KCl, e successivamente si misura la massa del residuo ottenuto. Attraverso calcoli accurati, è possibile stabilire la percentuale in peso di KClO3 nel campione, che può risultare, ad esempio, pari al 67.2%.

In un diverso contesto, si può affrontare la determinazione del contenuto di NaOH in un campione impuro di Na2CO3. Dopo la solubilizzazione del campione in acqua e il titolamento con HCl, si calcola la percentuale di NaOH presente, che potrebbe raggiungere l’87.9%.

Un’altra interessante sfida consiste nel calcolare la composizione percentuale di un composto contenente As2S3 e As4S4, reagendo il campione con ossigeno e ottenendo 9.23 g di SO2. Attraverso i calcoli appropriati, è possibile determinare che la percentuale in peso di As4S4 nel campione è del 62.2%, mentre quella di As2S3 è del 37.8%.

Queste esercitazioni forniscono un’eccellente opportunità per applicare i principi della stechiometria e acquisire una maggiore comprensione della composizione percentuale delle diverse miscele chimiche. La pratica costante di tali esercizi consente di affinare le capacità analitiche e risolutive nel vasto campo della chimica.

Legame covalente, ionico e metallico a confronto

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Legame covalente, ionico e metallico a confronto

Differenze tra legame covalente, ionico e metallico

I legami chimici tra atomi, ioni e molecole sono di fondamentale importanza per le proprietà fisiche e chimiche delle sostanze. Tra i principali tipi di legame, troviamo il legame covalente, ionico e metallico, ciascuno con particolari caratteristiche che influenzano le proprietà dei composti.

Il legame covalente si verifica quando gli atomi condividono una o più coppie di elettroni. Nel legame covalente puro, gli atomi condividono equamente gli elettroni, mentre nel legame covalente polare l’attrazione degli elettroni è maggiore da parte dell’atomo più elettronegativo.

Il legame ionico è di natura elettrostatica e si forma tra elementi con significativa differenza di elettronegatività, generando ioni positivi e negativi. Questo tipo di legame è tipico dei sali e si basa sull’attrazione elettrostatica tra gli ioni di carica opposta.

Il legame metallico è caratterizzato da ioni metallici disposti in un reticolo cristallino e circondati da elettroni delocalizzati, conferendogli una natura non direzionale.

Le caratteristiche salienti di questi legami sono riassunte per evidenziarne similitudini e differenze: il legame covalente coinvolge la condivisione di elettroni, l’ionico si basa sull’attrazione tra ioni di cariche opposte e il legame metallico su ioni metallici in un reticolo cristallino con elettroni delocalizzati.

Questo confronto fornisce una visione approfondita delle diversità tra i vari tipi di legami, sottolineando l’importanza delle forze che influenzano le proprietà delle sostanze chimiche.

Determinazione di Ka e del peso molecolare di un acido

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Determinazione di Ka e del peso molecolare di un acido

Determinazione del Ka e del peso molecolare di un acido tramite titolazione

La determinazione del coefficiente di acidità Ka e del peso molecolare di un acido debole è fondamentale in chimica analitica. Questo processo può essere effettuato tramite una titolazione potenziometrica utilizzando un elettrodo a vetro e un pH-metro.

Durante la titolazione, viene determinato il valore di Ka e il peso molecolare dell’acido attraverso la reazione di dissociazione dell’acido debole monoprotico: HA ⇌ H+ + A-. La forza dell’acido può essere determinata in base al valore di Ka, che varia a seconda della forza dell’acido.

Per determinare direttamente il valore di Ka, sarebbe necessario conoscere le concentrazioni delle specie chimiche coinvolte. Tuttavia, ciò non è sempre possibile in assenza di informazioni sull’acido.

La titolazione con una base forte è il metodo più efficace per determinare sia il valore di Ka che il peso molecolare dell’acido. Durante la titolazione, si forma l’equazione HA + OH- → A- + H2O, e a metà titolazione si ha [HA]=[A-].

Il punto equivalente della titolazione si raggiunge quando le moli di base aggiunte sono uguali alle moli di acido. Utilizzando il punto di flesso della curva di titolazione, è possibile calcolare il peso molecolare dell’acido tramite il metodo della derivata prima.

La determinazione di Ka e del peso molecolare di un acido debole tramite titolazione fornisce importanti informazioni sulle caratteristiche e le proprietà dell’acido in campo analitico chimico.

Studio dell’elettrochimica: esercizi svolti

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Studio dell’elettrochimica: esercizi svolti

Il ruolo dell’elettrochimica negli esercizi risolti

L’elettrochimica svolge un ruolo cruciale nell’ambito della risoluzione di esercizi che riguardano varie sfaccettature delle reazioni elettriche. Questo settore permette di affrontare valutazioni sulle reazioni spontanee, sui potenziali delle celle elettrochimiche in differenti condizioni, sulle variazioni dell’energia libera e sull’applicazione delle leggi di Faraday. Inoltre, la conoscenza dei potenziali standard di riduzione, come nel caso dell’elettrodo standard all’idrogeno, è essenziale per determinare la spontaneità di una reazione redox in condizioni standard.

L’elettrochimica consente di predire la produzione di energia elettrica attraverso reazioni chimiche spontanee e di utilizzare tale energia in modo efficiente. Questo ramo della chimica supporta gli studenti nell’affrontare esercizi di diversa complessità, offrendo un valido supporto didattico.

Esercizi pratici di elettrochimica: valutazioni e calcoli

Un esempio di esercizio pratico è il calcolo della forza elettromotrice (f.e.m) di diverse reazioni e la valutazione della loro spontaneità. Ad esempio, considerando la reazione H2(g) + F2(g) → 2 H+(aq) + 2 F-(aq), il potenziale della reazione si ottiene sommando i potenziali delle semireazioni di ossidazione e riduzione. Altri tipi di esercizi riguardano la determinazione della f.e.m e della variazione di energia libera a 298K per reazioni in ambiente acido, come nel caso di Cu+ + NO3- → Cu2+ + NO.

Un’altra tipologia di esercizio prevede il calcolo della quantità di magnesio ottenuta dall’elettrolisi del cloruro di magnesio fuso, passando una corrente di 5.25 ampere per 2.50 giorni. Trasformando i giorni in secondi e calcolando i faraday di elettricità consumati, è possibile determinare la quantità di magnesio prodotta durante il processo elettrolitico.

In sintesi, lo studio dell’elettrochimica fornisce strumenti essenziali per la risoluzione di esercizi pratici e per comprendere gli aspetti teorici di questo settore della chimica.

Soluzioni diluite: preparazione, esercizi

Fabrice Deseaux

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26 Dicembre 2023

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Soluzioni diluite: preparazione, esercizi

Preparazione e pratica su soluzioni diluite: esempi ed esercizi

Quando si manipolano le soluzioni, spesso ci si trova nella situazione di dover diluire le soluzioni concentrate fornite dai produttori. Queste soluzioni presentano una certa percentuale di soluto in peso e una densità specifica. Per ottenere le soluzioni diluite richieste, è importante esercitarsi su diversi tipi di problemi.

La preparazione di soluzioni diluite rappresenta un’attività comune all’interno di un laboratorio di laboratorio chimico.

# Esercizi pratici

– Un tipico esercizio coinvolge il calcolo della concentrazione di una soluzione diluita partendo da una soluzione concentrata di cloruro di sodio (NaCl).
– Un altro esercizio interessa il calcolo della quantità di una soluzione di cloruro di potassio (KCl) da aggiungere all’acqua per ottenere una soluzione della concentrazione richiesta.
– Un’altra situazione può richiedere il calcolo della concentrazione degli ioni cloruro in una soluzione ottenuta dalla miscelazione di due diverse soluzioni.
– Infine, un esercizio potrebbe riguardare il calcolo del volume di una soluzione di acido nitrico (HNO3) necessario per preparare una soluzione della concentrazione desiderata.

Esaminando approfonditamente i singoli problemi, emerge la necessità di utilizzare formule specifiche e procedere con calcoli mirati. Questo offre un’ottima opportunità per mettere in pratica le conoscenze acquisite riguardo alla preparazione e alla diluizione delle soluzioni.