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Entropia nei processi reversibili. Esercizi

Fabrice Deseaux

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6 Dicembre 2023

Entropia nei processi reversibili. Esercizi

Processi reversibili: Esercizi sulla variazione di entropia

Nel corso della trasformazione di un passaggio di stato, l’entropia subisce variazioni che possono essere sia positive che negative. Ad esempio, durante la vaporizzazione di un liquido si passa da uno stato di maggiore ordine a uno di maggiore disordine, aumentando l’entropia. Invece, durante il passaggio da liquido a solido, si passa da uno stato di maggiore disordine a uno di maggiore ordine, diminuendo l’entropia.

La variazione di entropia in un processo reversibile avviene in condizioni di pressione e temperatura costante. Nella trasformazione di fase, come la vaporizzazione o la solidificazione, la variazione di entropia può essere calcolata utilizzando l’equazione ΔS = ΔH/T, dove ΔS rappresenta la variazione di entropia, ΔH è la variazione di entalpia e T è la temperatura. Nella riscaldamento o nel raffreddamento senza cambio di fase, la variazione di entropia può essere calcolata utilizzando l’equazione ΔS = nCp ln(T2/T1), dove n è il numero di moli e Cp è il calore specifico a pressione costante.

Esercizi sulla variazione di entropia

1) Calcolo dell’entropia standard per la vaporizzazione dell’acqua a 100 °C

ΔHvap = 44.0 kJ/mol
T = 373 K
ΔS°vap = 44000 J/mol/373 K = 118 J/mol K

2) Variazione di entropia durante il riscaldamento di un blocco di rame

Massa del rame = 7.0 Kg
Cp = 24.44 J/mol K
ΔS = 110.15 mol ∙ 22.44 J/mol K ln(1000 K/300 K) = 3241 J/K

3) Entropia durante la solidificazione del mercurio

ΔHfus = 2.29 kJ/mol
Massa di mercurio = 50.0 g
ΔS = – 2.44 J/K

4) Variazione di entropia durante la condensazione dell’etanolo

ΔHvap = 38.56 kJ/mol
Massa dell’etanolo = 68.3 g
ΔS = – 163 J/K

In ciascuno dei casi, le variazioni di entropia vengono calcolate utilizzando le relative equazioni e costanti specifiche dei materiali coinvolti. Questi esercizi consentono di approfondire il concetto di entropia e di comprenderne le variazioni in diverse situazioni termodinamiche.

Decomposizione del carbonato di calcio. Termodinamica

Fabrice Deseaux

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6 Dicembre 2023

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Decomposizione del carbonato di calcio. Termodinamica

La decomposizione del carbonato di calcio, processo noto in ambito chimico, porta alla formazione di ossido di calcio e biossido di carbonio secondo la reazione endotermica: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) con un valore ΔH° = + 179 kJ/mol. Questa reazione deve essere condotta ad alta temperatura e si può fare affidamento alle leggi della termodinamica per determinare la temperatura più adatta. Il monossido di calcio, noto anche come calce viva, è uno dei principali prodotti dell’industria chimica. Questa sostanza è utilizzata in vari settori, come l’edilizia, l’industria chimica e in agricoltura come correttivo dei terreni acidi.

Dalla calce viva si ottiene, dopo la reazione di spegnimento, la calce idrata o calce spenta, impiegata come materiale da costruzione e nella preparazione di malte aeree e di alcune malte idrauliche. Inoltre, il monossido di calcio è utilizzato per la preparazione del cloruro di calcio, della soda, della potassa caustica e in vari processi, come il trattamento delle acque di rifiuto e dei fanghi, nonché nella potabilizzazione delle acque.

La variazione di entropia standard di una reazione è espressa dalla formula: ΔS°sis = Σ ΔS°prodotti – Σ ΔS°reagenti. Nel caso della decomposizione del carbonato di calcio, la variazione di entropia totale è positiva, ma affinché la reazione avvenga spontaneamente, è necessario che ΔS°tot > 0. Il calcolo indica che la reazione non è spontanea a temperatura ambiente e occorre sollevare la temperatura a oltre 839 °C affinché avvenga spontaneamente.

Tuttavia, è importante notare che a temperature minori di 550 °C, il carbonato di calcio si trova in equilibrio con il monossido di calcio e il biossido di carbonio. Solo a temperature più elevate di 550 °C, la pressione del biossido di carbonio diventa maggiore rispetto a quella contenuta nell’aria, permettendo la decomposizione del carbonato di calcio.

In breve, la decomposizione del carbonato di calcio è un processo importante nell’industria chimica, con una variazione di entalpia significativa e richiede temperature elevate affinché avvenga spontaneamente.

Tempra del cioccolato: procedimento

Fabrice Deseaux

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6 Dicembre 2023

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La tempra del cioccolato: procedimento

La tempra del cioccolato è una tecnica fondamentale utilizzata nella lavorazione del cioccolato per far cristallizzare il burro di cacao. La cristallizzazione è un’operazione attraverso cui si ottiene una fase solida cristallina a partire da una fase liquida, costituita da una soluzione o da un fuso. Questa tecnica è importante per modificare la consistenza di cibi come gelati e cioccolata, e il tempo e la temperatura in cui avviene la cristallizzazione giocano un ruolo fondamentale.

Burro di cacao

Il burro di cacao è un componente essenziale del cioccolato, estratto dai semi di cacao, che costituisce la fase continua del cioccolato conferendogli caratteristiche aromatiche notevoli e è presente in quantità non inferiore al 18%. Si tratta di un componente polimorfico, il che significa che assume diverse forme cristalline a seconda dei tempi di raffreddamento. La forma cristallina V, ottenuta per lento raffreddamento, conferisce lucentezza al cioccolato rendendolo piacevole al palato. Al contrario, una cristallizzazione che porta alle altre forme cristalline può rendere il cioccolato di difficile degustazione.

Cacao

I produttori di cioccolata utilizzano diversi tipi di cacao e materie prime, portando alla produzione di prodotti di bassa, media e alta qualità. Il cioccolato reperibile abitualmente è di media qualità, mentre solo pochi artigiani realizzano cioccolato di alta qualità che ha un prezzo elevato. L’intera filiera produttiva è generalmente affidata alle grosse industrie, che utilizzano la pasta di cacao come realizzata e imballata nei paesi di origine con l’aggiunta di altri grassi, zucchero e aromi.

Procedimento

Per effettuare la tempra del cioccolato, è importante disporre di un termometro adatto, oltre che di cioccolato di prima qualità. Il cioccolato fuso fino alla temperatura di 50°C e successivamente messo su una lastra di marmo, va mescolato con cura evitando che incorpori troppa aria e, una volta che inizia a solidificarsi a una temperatura intorno ai 27 °C. La massa è di nuovo riscaldata fino a 31 °C nel caso della cioccolata fondente e fino a 29 °C nel caso della cioccolata bianca o al latte. Il controllo della temperatura è di massima importanza. Una volta completato il processo, la cioccolata è pronta e temprata, e può essere utilizzata per rivestire la torta o preparare cioccolatini.

Ferritina: disponibilità, composizione

Fabrice Deseaux

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6 Dicembre 2023

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Ferritina: Struttura, Ruolo e Composizione

La ferritina, una proteina costituita da 24 subunità proteiche, svolge un ruolo cruciale nell’immagazzinamento e rilascio controllato del ferro nell’organismo umano.

Tra i circa 100 elementi chimici conosciuti, soltanto 24 sono considerati essenziali per il corpo umano, tra cui l’ossigeno, il carbonio, l’idrogeno, l’azoto, il calcio, il fosforo, il ferro e il rame, quest’ultimi definiti elementi in traccia.

Il ferro, presente nell’organismo umano in minime quantità (circa lo 0.008%), riveste un ruolo fondamentale e, nonostante la sua scarsa presenza, è indispensabile per la vita.

La ferritina, una proteina globulare con un peso molecolare di 450.000 dalton, agisce come riserva organica del ferro a livello epatico, avendo la capacità di immagazzinare fino a 4.500 atomi di ferro in modo controllato.

Questa proteina è principalmente presente nel fegato, nella milza e nel midollo osseo, e svolge la funzione di deposito temporaneo del ferro assorbito e regolazione del suo rilascio nel sangue.

Strutturalmente, la ferritina si presenta con subunità costituite da catene peptidiche disposte in modo regolare, formando una cavità interna che ospita il ferro. La molecola si dispone in modo sferico, con un peso molecolare complessivo di 474000 g/mol e la presenza di due tipi di canali all’intersezione delle subunità.

La ferritina svolge un ruolo importante nell’omeostasi del ferro, legando e sequestrando il ferro intracellulare per evitare che svolga azioni dannose, come l’ossidazione e la formazione di radicali liberi.

In conclusione, la ferritina riveste un ruolo fondamentale nell’organismo umano, contribuendo attivamente al mantenimento dell’equilibrio del ferro e al suo contenuto cellulare.

Isoleucina: struttura, metabolismo, funzioni

Fabrice Deseaux

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6 Dicembre 2023

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Isoleucina: struttura, metabolismo, funzioni

L’importanza dell’Isoleucina: Struttura, Metabolismo e Funzioni

L’Isoleucina, nota anche come Ile o I, è un α-amminoacido essenziale, componente fondamentale delle proteine. È un amminoacido che il corpo umano non è in grado di sintetizzare autonomamente, pertanto deve essere introdotto attraverso la dieta.

Struttura e proprietà

La struttura dell’isoleucina presenta una catena idrocarburica laterale e appartiene alla categoria degli amminoacidi idrofobici. La sua catena laterale con un carbonio chirale permette la presenza di quattro stereoisomeri. In natura, l’isoleucina si trova sotto forma acido(2S,3S)-2-ammino-pentanoico ed è coinvolta nella sintesi delle proteine.

Questo amminoacido è contenuto in diversi alimenti, tra cui le proteine della soia, i latticini, le uova, i legumi, la frutta secca e il lievito di birra secco. Inoltre, insieme alla leucina e alla valina, costituisce gli amminoacidi a catena ramificata, rappresentando circa un terzo del muscolo scheletrico umano.

Metabolismo e ruolo fisiologico

Contrariamente ad altri amminoacidi, i BCAA (Branched-Chain Amino Acid) vengono metabolizzati esclusivamente nel muscolo scheletrico a causa dell’assenza dell’enzima BCAA ammino-trasferasi nel fegato. L’isoleucina, considerato un amminoacido chetogenico, può essere catabolizzata per produrre energia in caso di carenza di glucosio.

La carenza di enzimi metabolici può causare disturbi congeniti, come la malattia delle urine a sciroppo d’acero. Tali condizioni possono provocare un’acidosi organica che prende il nome dall’odore caratteristico delle urine.

Ruolo potenziale nell’ambito medico

Le ricerche hanno evidenziato che l’isoleucina è essenziale per la produzione di emoglobina e può aiutare a regolare i livelli di zucchero nel sangue. Alcuni studi hanno mostrato che potrebbe essere utile nel trattamento del diabete mellito di tipo I, grazie alla sua capacità di stimolare le cellule beta del pancreas a secernere una maggiore quantità di insulina. Tuttavia, ulteriori ricerche sono necessarie per confermare questo potenziale beneficio.

In aggiunta, l’isoleucina può essere utile per migliorare la resistenza e favorire il recupero muscolare dopo intense attività fisiche. Questo ha portato a considerare l’uso di questo amminoacido negli integratori alimentari, sotto controllo medico, soprattutto nell’ambito sportivo.

In definitiva, l’isoleucina rappresenta un elemento chiave per il metabolismo e il mantenimento della salute, potenzialmente utile in varie condizioni fisiologiche e patologiche.

Energia libera di Gibbs: esercizi svolti, equazioni

Fabrice Deseaux

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6 Dicembre 2023

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Energia libera di Gibbs: esercizi svolti, equazioni

Energia libera di Gibbs: calcolo, equazioni e esercizi svolti

L’energia libera di Gibbs è una funzione di stato simboleggiata con la lettera G ed è definita matematicamente dalla relazione G = H – TS, dove H è l’entalpia e S è l’entropia, mentre T è la temperatura espressa in gradi Kelvin.

Da un punto di vista termodinamico, una reazione avviene spontaneamente quando la variazione di energia libera è minore di zero, altrimenti la reazione non avviene spontaneamente se ΔG > 0.

Equazioni

In condizioni di equilibrio ΔG = 0 e vi sono diversi modi per calcolare ΔG a seconda dei dati di cui si dispone:

a) ΔG°_reazione = Σ ΔG°_prodotti– Σ ΔG°_reagenti

b) ΔG = ΔH – TΔS

c) Dalla legge di Hess

d) ΔG = ΔG° + RT ln Q, dove Q è il quoziente di reazione

e) ΔG° = – RT ln K, dove K è la costante di equilibrio della reazione.

f) ΔG° = – nFE°, dove n è il numero di moli di elettroni trasferiti, F è il Faraday e E° è il potenziale espresso in volt.

Esercizi

1) Calcolare la variazione di energia libera standard per la seguente reazione: P₄(g) + 6 Cl_2(g)→ 4 PCl_3(g) a 298 K e per la reazione inversa sapendo che ΔG°_form (P_4(g)) =24.4 kJ/mol e ΔG°_form (PCl₃(g)) = – 269.6 kJ/mol. Si ottiene ΔG°_reazione = – 1102.8 kJ, indicando che la reazione avviene spontaneamente.

2) Data la reazione 2 SO_2(g) + O_2(g)→ 2 SO_3(g) condotta a 25 °C e alla pressione di 1 atm si calcolino ΔH°, ΔS° e ΔG° dai dati forniti.

3) Si calcoli ΔG° della reazione: C_diamante(s)→ C_grafite(s) sapendo i valori di ΔG° per le reazioni coinvolte.

4) Data la reazione N_2(g)+ 3 H_2(g)→ 2 NH_3(g) a 298 K ΔG° = –33.3 kJ/mol si calcoli ΔG considerando le pressioni non in un regime di equilibrio.

5) Calcolare la costante di equilibrio della reazione N_2(g)+ 3 H_2(g)→ 2 NH_3(g) a partire da ΔG° a 298 K.

6) Calcolare ΔG° alla temperatura di 25 °C per le semireazioni coinvolte nella pila Daniell.

Questi esercizi offrono un’opportunità pratica per applicare i concetti e le formule relative all’energia libera di Gibbs e comprendere meglio le reazioni termodinamiche.

Oli essenziali: chimica, composizione, funzioni

Fabrice Deseaux

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6 Dicembre 2023

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Oli essenziali: chimica, composizione, funzioni

Oli Essenziali: Composizione Chimica e Funzioni

Gli oli essenziali sono estratti volatili ottenuti da piante aromatiche tramite processi fisici. Prendono il nome dalla pianta da cui derivano, come l’olio di limone, la lavanda e il rosmarino. Questi oli rappresentano l’essenza dell’odore e dell’aroma della pianta. Risalenti a circa 4000 anni fa, sono utilizzati per i loro effetti cosmetici e terapeutici nell’ambito della medicina alternativa, sia per inalazioni, assunzione orale che assorbimento epidermico.

Per isolare gli oli essenziali, si fa uso della tecnica della distillazione. In alternativa, viene impiegata la tecnica dell’enfleurage per ottenere gli oli da fiori delicati come rose e gelsomini. Le piante giovani producono una maggiore quantità di oli essenziali, mentre quelle più vecchie sono più ricche di sostanze resinose a causa dell’evaporazione continua delle frazioni più leggere dell’olio.

Funzioni degli oli essenziali

La funzione esatta degli oli essenziali nelle piante non è del tutto compresa, ma si ritiene che possano agire in diverse modalità. Essi potrebbero avere effetti allelopati (inibizione della crescita delle piante concorrenti), fungere da attrattivi per gli impollinatori, agire come difesa contro i parassiti, proteggere dalle infezioni di funghi, batteri e muffe, nonché favorire la cicatrizzazione dei tessuti vegetali lesionati.

Composizione degli oli essenziali

Gli oli essenziali sono costituiti da oltre cento componenti organici, tra cui terpeni, alcoli, esteri, aldeidi, chetoni, fenoli, ecc. La caratterizzazione tramite cromatografia evidenzia la presenza di numerosi composti organici, tra cui i più comuni sono i monoterpeni, sesquiterpeni, fenoli, e alcoli monoterpenici e sesquiterpenici.

Monoterpeni e sesquiterpeni

I monoterpeni, presenti nella maggior parte degli oli essenziali, sono costituiti da una struttura di 10 atomi di carbonio ed almeno un doppio legame. Reagiscono rapidamente in presenza di aria e calore. I sesquiterpeni sono costituiti da 15 atomi di carbonio e sono noti per le loro proprietà antinfiammatorie.

Fenoli, alcoli, aldeidi e chetoni

I fenoli presenti negli oli essenziali hanno complesse strutture e mostrano attività antibatterica ed antiparassitaria. Gli alcoli mono e sesquiterpenici hanno azione antisettica e antivirale. Le aldeidi conferiscono agli oli essenziali l’aroma caratteristico e hanno proprietà antifungine, antinfiammatorie, disinfettanti e sedative. I chetoni, infine, mostrano diverse attività, come nel caso dell’olio essenziale di citronella che ha anche azione repellente per gli insetti.

Gli oli essenziali rappresentano un mondo complesso di composti organici con diverse funzioni e applicazioni, sia in campo cosmetico che terapeutico, offrendo una vasta gamma di opportunità di utilizzo.

Gli effetti dei principali composti negli oli essenziali sul nostro organismo

Gli oli essenziali contengono una vasta gamma di composti chimici, tra cui chetoni, esteri, lattoni, cumarine e eteri. Alcuni di questi composti, come il tujone, il pulegone e il pinocanfone, presentano potenziali rischi per la salute a causa della loro tossicità neurologica, mentre altri hanno effetti terapeutici, come la facilitazione della secrezione di mucose e la rigenerazione dei tessuti.

Olio essenziale di eucalipto: proprietà e utilizzi

L’olio essenziale di eucalipto è noto per le sue numerose proprietà benefiche ed è spesso utilizzato per alleviare sintomi come il raffreddore, il mal di testa, la cistite e la sinusite. Le sue proprietà terapeutiche lo rendono un elemento molto apprezzato nella medicina naturale.

Esteri: profumo e benefici terapeutici

Gli oli essenziali contenenti esteri sono noti per i loro profumi fruttati e hanno effetti sedativi e antispasmodici. Inoltre, alcuni esteri mostrano proprietà antifungine e antimicrobiche. L’estere più diffuso è l’acetato di linalile, ottenuto dalla lavanda, conosciuto per le sue proprietà antidepressive, antisettiche, antireumatiche, ipotensive, sudorifere, diuretiche, stimolanti biliari e insettifughe.

Lattoni e cumarine: tossicità e proprietà terapeutiche

I lattoni e le cumarine presenti negli oli essenziali possono anche avere tossicità e causare irritazioni e sensibilizzazione della pelle. Tuttavia, alcuni di essi, come gli esteri sesquiterpenici presenti nell’olio essenziale di arnica, mostrano proprietà antiinfiammatorie, antimicrobiche e antinevralgiche.

Eteri: varie proprietà terapeutiche

Gli oli essenziali contengono anche eteri fenolici, tra cui l’anetolo e il cavecolo, che mostrano proprietà analgesiche, decongestionanti, diuretiche e cardiotoniche. L’eucaliptolo, un altro esempio di etere presente negli oli essenziali, ha azione espettorante ed è spesso ricavato dalle foglie di eucalipto.

Gli oli essenziali sono noti per essere costosi e avere disponibilità limitata, il che ha spinto la ricerca di composti di sintesi. Tuttavia, tali prodotti possono non avere gli stessi profumi e benefici terapeutici dei prodotti naturali a causa della mancanza di alcuni ingredienti ancora non identificati.

Equilibrio acido carbonico-biossido di carbonio

Fabrice Deseaux

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6 Dicembre 2023

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Equilibrio acido carbonico-biossido di carbonio: definizione e caratteristiche

L’equilibrio acido carbonico-biossido di carbonio è un processo che coinvolge la dissoluzione del biossido di carbonio e la formazione dell’acido carbonico, il quale subisce una successiva dissociazione. Questo equilibrio è definito come “simultaneo” poiché comporta più reazioni interconnesse.

Formazione dell’acido carbonico

L’acido carbonico si forma quando il biossido di carbonio presente nell’aria è disciolto in acqua.

Equilibri coinvolti

Il primo equilibrio è tra il biossido di carbonio in fase gassosa e in fase liquida. La solubilità del gas aumenta con la diminuzione della temperatura. La variazione dell’entropia e l’energia libera influenzano questa reazione. Il secondo equilibrio coinvolge la reazione tra il biossido di carbonio e l’acqua, con la formazione dell’acido carbonico.

Dissociazione dell’acido carbonico

L’acido carbonico è un acido di tipo diprotico ed è soggetto a due equilibri di dissociazione. Tuttavia, poiché in soluzione acquosa l’acido carbonico è in equilibrio con il biossido di carbonio, la concentrazione di acido carbonico è molto minore rispetto a quella del biossido di carbonio. Si usa quindi l’indicazione H2CO3* per rappresentare entrambe le specie.

Trattamento rigoroso del pH della soluzione

Per il calcolo rigoroso del pH di una soluzione di acido carbonico, si devono considerare diversi equilibri, compresa l’interazione con l’acqua e l’ambiente circostante.

Equilibrio in un sistema aperto

In un sistema aperto, il biossido di carbonio presente in soluzione è in equilibrio con quello contenuto nell’aria. La composizione della soluzione dipende dalla pressione parziale di CO2 a contatto con la soluzione.

Conclusioni

L’equilibrio acido carbonico-biossido di carbonio è un processo complesso che coinvolge diverse reazioni e interazioni. Comprendere le dinamiche di questo equilibrio è di fondamentale importanza per vari settori, dalla chimica ambientale alla chimica analitica.

Lecitina: struttura, usi

Fabrice Deseaux

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6 Dicembre 2023

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Lecitina: struttura e usi principali

Theodore Gobley, un chimico francese, ebbe l’onore di isolare per la prima volta la lecitina dal tuorlo d’uovo nel 1846. Successivamente, la denominò fosfatidilcolina. Le lecitine sono componenti essenziali delle membrane cellulari e sono presenti in tutte le cellule, sia animali che vegetali. La fosfatidilcolina, il principale componente della lecitina, è un tipo di fosfolipide che contiene colina come gruppo di testa. Questa sostanza è particolarmente presente nei semi di soia e viene ottenuta tramite estrazione meccanica o chimica con esano, acetone, etere di petrolio, etanolo e benzene.

Oltre alla fosfatidilcolina, la lecitina contiene anche acido fosforico, acidi grassi, glicerolo, glicolipidi, trigliceridi e altri fosfolipidi. La scissione idrolitica delle lecitine è catalizzata da enzimi esterasici detti lecinitasi, i quali agiscono su diversi legami esterei presenti nella lecitina.

La lecitina è largamente utilizzata come agente emulsionante, in quanto è in grado di stabilizzare un’emulsione agendo come tensioattivo. A livello industriale, è impiegata nel settore alimentare, cosmetico e farmaceutico. Grazie alle sue proprietà antiossidanti, la lecitina rallenta l’irrancidimento dei grassi ed è comunemente usata nei gelati, latte omogeneizzato, vinaigrette, maionese, creme, balsami, unguenti, linimenti e pomate. Si consiglia anche per trattare l’ipercolesterolemia, i disordini neurologici e per indurre modifiche al sistema immunitario.

Nonostante le aspettative, l’impiego terapeutico della lecitina nelle dislipidemie e nel morbo di Alzheimer non è supportato da dati statistici significativi sulla sua efficacia.

Energia reticolare: definizione, determinazione

Fabrice Deseaux

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6 Dicembre 2023

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Energia reticolare: definizione, determinazione

Energia reticolare nei solidi ionici: concetto e valutazione

L’energia reticolare di un solido ionico è l’energia rilasciata durante la formazione del reticolo cristallino solido partendo dagli ioni isolati nello stato gassoso. Nei solidi ionici, ioni positivi e negativi si trovano sui nodi del reticolo cristallino e sono uniti da intense forze di tipo coulombiano che formano dei cristalli complessi a causa dei differenti raggi ionici e delle interazioni tra cariche di segno opposto.

Tutti i solidi ionici formano cristalli in cui gli ioni si dispongono alternati. Il fattore che determina la forza di questi cristalli è chiamato energia reticolare, la quale viene espressa in kJ/mol e rappresenta un parametro di riferimento per spiegare la stabilità dei solidi ionici. Tuttavia, l’energia reticolare non può essere determinata direttamente e viene ottenuta attraverso un ciclo termodinamico noto come ciclo di Born-Haber.

La valutazione quantitativa dell’energia reticolare di un cristallo ionico si ottiene dalle interazioni coulombiane tra gli ioni presenti, ovvero le forze di attrazione di ioni di carica opposta e di repulsione dovute alla compenetrazione delle nubi elettroniche. L’energia potenziale tra ioni di segno opposto, che rappresenta la forza di attrazione, è inversamente proporzionale alla loro distanza, mentre l’energia di repulsione è inversamente proporzionale alla n-esima potenza della distanza tra gli ioni.

La forza del legame tra ioni di segno opposto è influenzata principalmente dal raggio ionico degli ioni, con un’evidente diminuzione dell’energia reticolare se i raggi ionici aumentano. Inoltre, solidi ionici costituiti da ioni bivalenti tendono ad avere un’energia reticolare maggiore rispetto a quelli costituiti da ioni monovalenti.

Una tabella riporta le energie reticolari di alcuni solidi ionici, confermando che l’energia reticolare aumenta la forza del legame. Ad esempio, confrontando le energie reticolari di NaCl e NaBr, si evidenzia che NaCl ha un’energia reticolare maggiore a causa del raggio ionico inferiore dell’anione Cl^– rispetto a Br^–.

In conclusione, l’aumento dell’energia reticolare comporta una maggiore difficoltà nel separare gli ioni presenti nel reticolo cristallino, determinandone la stabilità. Pertanto, i solidi ionici non passano allo stato gassoso a temperatura ambiente e fondono ad alte temperature.

Dimensioni della costante di equilibrio: esempi, esercizi

Chimica

Fabrice Deseaux

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6 Dicembre 2023

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Le dimensioni della costante di equilibrio: esempi, esercizi

La costante di equilibrio K_c varia in base alle specie presenti in una reazione e ai relativi coefficienti stechiometrici. Ad esempio, considerando la reazione:
aA + bB ⇄ cC + dD, i valori numerici delle costanti di equilibrio sono determinati sperimentalmente e tabulati, generalmente a 25°C. È importante notare che la costante di equilibrio varia solo al variare della temperatura, mentre le condizioni di pressione o di volume o l’aggiunta o sottrazione di reagenti o prodotti di reazione non ne influenzano il valore.

Ciascuna reazione presenta un diverso comportamento dimensionale della costante di equilibrio. Ad esempio, nell’equilibrio di formazione dell’acido iodidrico, la costante K_c è adimensionale, mentre nell’equilibrio della sintesi dell’ammoniaca, ha dimensioni di M (mol/L).

Inoltre, nei casi di equilibri gassosi, oltre alla costante K_c, si utilizza la costante K_p, in cui al posto delle concentrazioni molari vi sono le pressioni parziali dei gas che partecipano all’equilibrio. La relazione che lega K_p e K_c è data da K_p = K_c(RT)^Δn, dove R è la costante universale dei gas, T è la temperatura in Kelvin e Δn rappresenta la variazione nel numero di moli dei prodotti meno il numero di moli dei reagenti.

È importante notare che nelle espressioni della costante di equilibrio non compaiono le specie le cui concentrazioni non variano significativamente in una reazione chimica. Tuttavia, se l’acqua è un reagente o un prodotto nella reazione, essa compare nell’espressione della costante di equilibrio.

Infine, in una reazione eterogenea in cui compare una fase solida, questa non viene inclusa nella costante di equilibrio. Ad esempio, nell’equilibrio di dissoluzione del cloruro di argento o nella reazione di decomposizione del Fe₃O_4(s), le specie solide non compaiono nell’espressione della costante di equilibrio.

Queste considerazioni nella valutazione delle dimensioni della costante di equilibrio sono fondamentali per comprendere il comportamento di una reazione chimica e le relazioni tra le differenti fasi coinvolte.

Metionina: struttura, funzioni, fonti alimentari

Fabrice Deseaux

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6 Dicembre 2023

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Metionina: struttura, funzioni, fonti alimentari

Metionina: struttura, funzioni e fonti alimentari

La metionina, conosciuta anche come Met o M, è un amminoacido essenziale con formula HCCOCH(NH2)CH2CH2SCH3 e rappresenta uno dei costituenti delle proteine. Questo amminoacido contiene un gruppo S-metil sul carbonio in γ ed è comunemente associato alla cisteina, in quanto entrambi sono amminoacidi contenenti zolfo.

La catena laterale della metionina è idrofoba ed è tipicamente situata all’interno delle proteine. A differenza della cisteina, il suo zolfo non è altamente nucleofilo, nonostante possa reagire con alcuni centri elettrofili.

La metionina agisce come precursore di altri amminoacidi, come la cisteina e la creatina, e di sostanze come la taurina, la lecitina, la carnitina e la colina.

Struttura

Il legame chimico dello zolfo nella metionina è tipico dei tioeteri e, simile a quello della cisteina, può dare luogo a semireazioni di riduzione, producendo la metionina solfossido e successivamente la metionina sulfone. Questa sostanza può essere estratta industrialmente con butanolo dai prodotti dell’idrolisi acida o alcalina della caseina.

La principale funzione biologica della metionina è quella di trasferire gruppi metilici a vari accettori fisiologici tramite le metiltransferasi, tra cui la colammina e la nor-adrenalina. Questi processi di metilazione si realizzano tramite l’adenosil-metionina, forma reattiva della metionina che deriva dalla reazione con l’ATP.

Funzioni

La metionina contribuisce all’aumento del livello di antiossidanti come il glutatione, aiuta a ridurre il livello di colesterolo nel sangue, e partecipa alla rimozione dei rifiuti tossici dal fegato. Inoltre, è coinvolta nella rigenerazione del tessuto epatico e renale, ha un ruolo nella digestione, e svolge funzioni importanti nell’aumento di radicali liberi nel corpo.

È un amminoacido essenziale per lo sviluppo e la crescita degli animali superiori ed è pertanto un componente dietetico indispensabile.

Fonti

Le principali fonti alimentari di metionina includono il stoccafisso, il grana, il tonno sott’olio, il sesamo, le noci brasiliane, la soia, il germe di grano, l’avena, le arachidi, i ceci, il mais giallo, le mandorle, i fagioli e il riso integrale. La metionina può essere assunta attraverso la dieta o tramite integratori.

Considerazioni finali

La metionina offre numerosi benefici per la salute, inclusi effetti positivi nel trattamento della depressione, dell’osteoartrite e della fibromialgia. Tuttavia, è importante non eccedere nei consumi di integratori, poiché un’eccessiva assunzione di metionina insieme a una carenza di vitamine B12, B6 e acido folico può comportare la conversione di metionina in omocisteina, una sostanza correlata a malattie cardiache e vascolari.