CORSO DI CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA PRIMA FACOLTA' DI MEDICINA E CHIRURGIA - CLM "B" SAPIENZA UNIVERSITA' DI ROMA OFFERTA FORMATIVA AGGIUNTIVA LA REGISTRAZIONE DELLE PRESENZE IN MODALITA' TELEMATICA E' ATTIVA!       Per registrare la tua presenza a questa lezione telematica, se il servizio e' attivo, devi inserire il tuo cognome e numero di matricola cognome: matricola: La presenza sara' registrata soltanto se viene completata la lettura della pagina e vengono date risposte corrette ad almeno 3 dei 4 quiz presenti in fondo alla pagina. Se la lettura viene interrotta non e' possibile effettuare un salvataggio parziale. Ricorda di premere il tasto [invia] prima di lasciare la pagina. Se il servizio di registrazione della presenza e' attivo, riceverai un messaggio di conferma. Puoi utilizzare la pagina quante volte vuoi, anche senza registrare la presenza.       Una sezione dedicata a domande e commenti e' stata aggiunta alla fine della pagina web; se vuoi puoi utilizzarla per inserire le tue domande o commenti. Le risposte, se necessarie, verranno inserire entro qualche giorno.       Il programma del Corso Integrato di Chimica e Propedeutica Biochimica inizia con lo studio dell'atomo e copre per intero il programma di esame: non e' richiesta allo studente una conoscenza della Chimica di livello liceale, per una precisa scelta didattica. Infatti la disparita' dei programmi liceali non consente di dare per scontate neppure le conoscenze elementari della Chimica. Il programma pero' richiede allo studente il possesso di elementari nozioni di algebra e di matematica, che vengono di seguito elencate, insieme alle indicazioni necessarie ad un loro ripasso, che deve essere effettuato utilizzando i testi del Liceo. FUNZIONI       Si chiama funzione una relazione algebrica tra due o piu' variabili tale che dato il valore di alcune sia possibile ricavare quello delle altre. Tipicamente una funzione avra' una o piu' variabili indipendenti, che il ricercatore puo' variare a suo piacimento e una o piu' variabili dipendenti il cui valore e' determinato dal valore assunto dalle variabili indipendenti.       Un esempio di funzione e' dato dall'equazione di stato dei gas perfetti, che stabilisce una relazione algebrica tra tre variabili indipendenti (quantita' di materia, espressa in moli e indicata con "n", temperatura assoluta, "T" e volume, "V"), una costante ("R") e una variabile dipendente (pressione, "P"):       P V = n R T Lo studente deve essere in grado di ricavare la variabile dipendente (o qualunque altra variabile) dal valore delle altre, effettuando semplici trasformazioni algebriche; nel caso in esame:       P = n R T / V COORDINATE CARTESIANE       Una funzione puo' essere rappresentata in un grafico formato da due (o tre) assi ortogonali su ciascuno dei quali viene riportato il valore di una variabile. In questa rappresentazione, ideata dal matematico francese Rene' Descartes (Cartesio) e denominata Cartesiana in suo onore, la funzione assume la forma di una linea retta o curva (o anche una superficie nel caso di tre assi) che unisce i punti le cui coordinate obbediscono alla relazione algebrica definita dalla funzione: ad esempio e' possibile riportare in grafico la dipendenza della pressione dalla temperatura o dal volume per il caso dell'equazione di stato dei gas considerato sopra: Figura 1: Le rappresentazioni dell'iperbole (a sin.) e della retta (a ds.), corrispondenti alle funzioni che correlano P con V e P con T.       . LOGARITMI       Dato un numero non negativo, si chiama logaritmo (abbreviato log) l'esponente al quale deve essere elevata una base scelta in precedenza per ottenere il numero dato; ovvero:       logbase (n) = a       basea = n In pratica si usano soltanto due basi per i logaritmi: 10 oppure il numero irrazionale e (approssimato a 2,7188). I logaritmi in base 10 si chiamano decimali, mentre i logaritmi in base e si chiamano naturali o neperiani. Ad esempio il pH e' il logaritmo decimale cambiato di segno della concentrazione dello ione idrogeno:       pH = - log (concentrazione ione idrogeno)       Se si conosce il logaritmo di una variabile e se ne vuole calcolare il valore occorre fare l'operazione inversa, che e' l'elevamento a potenza; ovvero per il pH, che e' un logaritmo decimale cambiato di segno:       (concentrazione ione idrogeno) = 10-pH       Poiche' i logaritmi sono esponenti, se una variabile viene riportata nella forma del suo logaritmo, tutte le funzioni alle quali essa partecipa cambiano forma: i prodotti diventano somme, i rapporti differenze, le potenze moltiplicazioni. Per convertire un numero nel suo logaritmo si utilizzano le tavole, il regolo calcolatore o la calcolatrice elettronica con la funzione log (per il logaritmo decimale) o ln (per il logaritmo naturale). LE FUNZIONI ESPONENZIALE E LOGARITMICA       L'uso dei logaritmi introduce due nuove funzioni che possono essere rappresentate su un grafico cartesiano, chiamate la funzione logaritmica e la funzione esponenziale: Figura 2: Le rappresentazioni delle funzioni logaritmica (a sin.) ed esponenziale (a ds.).       Le funzioni logaritmica ed esponenziale risultano pertanto molto utili quando e' necessario rappresentare nello stesso grafico, in forma ben visibile, numeri molto piccoli insieme a numeri molto grandi; in alcuni casi pero' comprimono i dati di interesse in curve molto ripide o molto piatte (come nella figura precedente). CASUALITA', PROBABILITA' E DISTRIBUZIONI       Molti fenomeni naturali avvengono in modo apparentemente o intrinsecamente casuale. Casualita' non e' sinonimo di "privo di legge" o "non descritto da una funzione algebrica" o "caotico": un evento casuale e' governato dalle leggi della probabilita'. Ad esempio se si lancia un dado da gioco con le facce numerate da 1 a 6, ogni numero ha la stessa probabilita' di ogni altro: abbiamo 1 probabilita' su 6 di ottenere 1, 1 su 6 di ottenere 2, etc.       Per il teorema dei grandi numeri (o di Poisson) la probabilita' coincide con la frequenza dei risultati ottenuti in un grande numero di ripetizioni identiche dell'evento probabilistico: se tiriamo il dado 6 milioni di volte otterremo (circa) un milione di volte 1, (circa) un milione di volte 2, etc.       Si definisce probabilita' di un evento il rapporto tra il caso desiderato o considerato e il numero totale dei casi possibili.       La frequenza dei casi possibili ne rappresenta la distribuzione e puo' essere riportata su un grafico cartesiano, che abbia il caso considerato sull'ascissa e la sua probabilita' o frequenza sull'ordinata. Di solito la rappresentazione di una distribuzione avra' una forma a campana (gaussiana), nella quale i casi "intermedi" hanno frequenza maggiore dei casi "estremi". Figura 3: Distribuzione a campana dell'altezza degli esseri umani.       Le probabilita', essendo frazioni, si possono moltiplicare tra loro o si possono comporre in espressioni algebriche piu' complesse. Ad esempio se si tira il dado una volta, la probabilita' di ottenere 1 e' 1/6; se si tira il dado due volte, la probabilita' di ottenere due volte 1 e' pari al prodotto della probabilita' di ottenere 1 al primo tiro e di quella di ottenere 1 al secondo tiro; ovvero:       P (1) = 1/6       P (1;1) = 1/6 x 1/6 = 1/36 Domande (la risposta e' obbligatoria se e' stata attivata la registrazione elettronica della presenza) 1) Un grafico cartesiano riporta i valori della variabile dipendente (Y) in funzione di quelli della variabile indipendente (X) e' un grafico a barre e' un grafico a torta 2) Si chiama funzione: la relazione algebrica che definisce la variabile dipendente la relazione algebrica che definisce le variabili indipendenti qualunque espressione algebrica 3) Il logaritmo di un numero e': la radice del numero la base alla quale bisogna elevare il numero l'esponente che occorre dare ad una base prefissata per ottenere il numero 4) L'operazione inversa del logaritmo e': l'estrazione di radice la moltiplicazione l'elevazione a potenza Il tuo punteggio: 10 La tua presenza non e' stata registrata perche' il sistema non e' attivo o non hai risosto correttamente alle domande. Puoi inserire le tue domande o commenti nello spazio qui sotto (lunghezza massima = 160 caratteri): Buonasera Professore ho 2 domande: 1 Nel funzionamento della PET lei ci ha detto che il radiofarmaco utilizzato il glucosio marcato con l'isotopo 19 del Fluoro mentre su questo sito c'e' scritto che l'isotopo utilizzato il Fluoro 18. 2 Come mai la cinetica radioattiva ha andamento discontinuo?? 1 Ha ragione il sito, mi devo essere sbagliato, l'emettitore beta meno e' 18F. 2 La cinetica radioattiva e' una funzione probabilistica: ogni atomo ha una certa probabilita' di trasformarsi nell'unita' di tempo. Se la quantita' degli atomi e' sufficientemente piccola e' possibile seguire i singoli eventi di decadimento. Tra un evento e l'altro non accade nulla. L'esponenziale e' l'integrale di questa funzione probabilistica. Non ho capito bene l'ibridazione L'ibridazione e' il fenomeno per cui due orbitali atomici che hanno una parziale sovrapposizione possono cambiare forma e produrre due orbitali ibridi con minore sovrapposizione. Consegue all'interazione tra le funzioni d'onda degli elettroni, e al fatto che gli elettroni essendo carichi negativamente tendono a respingersi tra loro: gli orbitali ibridi minimizzano le aree di sovrapposizione reciproca, allontanando tra loro gli elettroni di orbitali diversi. Scusi professore la differenza di intensita' del campo elettromagnetico per ogni nucleo e' dovuta al diverso numero di particelle oppure ad altro? Ogni nucleo genera attorno a se un campo elettrostatico la cui intensita'  dipende dalla sua carica, cioe' dal numero di protoni. Ho una domanda non ho capito esattamente qual e' la differenza tra nuclear spin e nuclear momento? E' diverso da zero solo quando il numero di protoni e neutroni e' ...? C'e' una buona spiegazione della risonanza magnetica nucleare su questo sito. In pratica ogni particella nucleare ha il suo spin (rotazione sul suo asse) e lo spin vale +1/2 o -1/2 1) Se i protoni e i neutroni sono entrambi pari, allora il nucleo ha spin zero. 2) Se i protoni e i neutroni sono gli uni pari e gli altri dispari, allora il nucleo ha spin semi-intero (1/2, 3/2, 5/2, ...). 3) Se i protoni e i neutroni sono entrambi dispari, allora il nucleo ha spin intero (1, 2, 3, ...) Tutti i nuclei con spin diverso da zero sono osservabili all'NMR, ciascuno e' eccitabile con la sua frequenza caratteristica. Il momento magnetico e' il vettore campo magnetico generato dallo spin. Non ho capito bene l'orbitale anti-sigma La sovrapposizione di due orbitali atomici forma due orbitali di legame: uno con la massima densita' elettronica nella zona di massima sovrapposizione tra i due orbitali atomici (orbitale di legame sigma) e uno con la massima densita' elettronica nelle regioni nelle quali non vi e' sovrapposizione (orbitale anti-sigma). Perche' il legame sia stabile e' necessario che l'orbitale sigma, a minima energia, sia popolato da due elettroni e l'orbitale anti-sigma non sia popolato da elettroni. Aggiungero' una figura per illustrare questo concetto nel testo della lezione sul sito. Non ho capito la differenza tra uno ione e un (atomo) radicale Uno ione e' un atomo (o una molecola nel caso degli ioni poliatomici) che ha perduto o acquistato uno o piu' elettroni. Uno ione monoatomico e' stabile se acquisisce la configurazione elettronica del gas nobile piu' vicino nella tavola periodica. Ad esempio lo ione sodio ha la configurazione elettronica perde un elettrone per raggiungere la stessa configurazione elettronica del gas nobile che precede il sodio (il neon), mentre il fluoro ottiene lo stesso risultato acquistando un elettrone e trasformandosi nello ione fluoruro. Na+, Ne e F- hanno la stessa configurazione elettronica: 1s2 2s2 2p6. Un radicale e' un atomo o una molecola che possiede uno o piu' elettroni spaiati. Ad esempio l'atomo di sodio ha la configurazione elettronica 1s2 2s2 2p6 3s1 ed e' quindi un radicale se considerato in forma isolata; quando perde un elettrone e si trasforma nello ione sodio, ha tutti elettroni appaiati e non e' quindi piu' un radicale. Poiche' le specie chimniche con elettroni spaiati sono instabili i radicali stabili sono pochi. Un radicale stabile interessante e' l'ossido nitrico, NO che possiede in tutto 15 elettroni ed ha quindi un elettrone spaiato. Buonasera professore ho qualche dubbio sulle considerazioni energetiche: Se non ho capito male l'entalpia e' la misura dell'energia potenziale di interazione tra le molecole; quando e' che questa risulta minima? Inoltre non ho capito se l'una puo' prevalere sull'altra per quanto riguarda la stabilita'  del sistema o se trattandosi di due contributi diversi non sia possibile confrontarle grazie mille. Non sono sicuro di aver capito bene le domande. L'entalpia e' l'energia intesa nel senso comune del termine; ad esempio l'energia di legame. Quando due atomi si legano tra loro e si forma il legame, l'energia di legame e' energia emessa dalla molecola sotto forma di calore (cioe' la molecola ha minore energia degli atomi isolati). Entalpia e' per questo motivo e in questo contesto chiamata anche il calore di reazione e si misura in cal/mole. L'entropia e' invece la probabilita'  di un certo stato del sistema e puo' essere misurata in cal/grado.mole grazie alla legge di Boltzmann. Se nella sua domanda l'una e' l'entalpia e l'altra e' l'entropia, la risposta e' si, si possono sommare algebricamente e la loro differenza da  l'energia libera del sistema. Di norma noi parliamo in questo contesto di trasformazioni (ad esempio di reazioni chimiche) e abbiamo: ΔG = ΔH - TΔS, dove ΔG: variazione di energia libera tra gli stati finale e iniziale del sistema, ΔH: variazione di entalpia, ΔS: variazione di entropia, T: temperatura assoluta in gradi Kelvin. Buongiorno Professore non ho capito bene la frazione molare La frazione molare del componente i-esimo della miscela (che si indica con Xi) e' data dal rapporto tra il numero di moli del componente i-esimo e la somma delle moli di ciascun componente: Xi = ni / (ni + nj + ... + nz). Non ho capito quali sono i microstati. Un sistema termodinamico presenta un macrostato, che e', ad esempio, il suo stato di aggregazione. Supponiamo che il macrostato del sistema sia gassoso o liquido. Lo stesso stato puo' corrispondere a molte disposizioni diverse delle stesse molecole: le molecole di un liquido o di un gas si muovono le une rispetto alle altre. Ogni possibile disposizione delle molecole nello spazio corrisponde a un microstato del sistema. Ovviamente i microstati di un sistema anche piccolo sono estremamente numerosi. Buonasera professore non sono riuscito a risolvere il primo quesito delle soluzioni. E' la conversione tra due unita' di misura della concentrazione. Prova a calcolare come prima cosa quanti grammi di saccarosio e quanti grammi di acqua sono presenti in una certa quantita'  di soluzione. La quantita' su cui ragionare puoi sceglierla tu perche' il risultato finale sara' lo stesso qualunque sia la quantita' scelta (ad es. 1 L). Buonasera professore potrebbe definire il pH degli acidi deboli e cosa intendiamo con A- e_HA Non e' possibile rispondere a una domanda come questa in questo spazio: la spiegazione del pH e di cosa sono gli acidi e le basi deboli e' data nelle dispense e occupa un certo spazio e varie figure, non puo' essere riscritta qui. Studi bene il materiale presentato al link https://www.andreabellelli.it/html/didattica/generale/pH.php. Con A- e HA intendiamo rispettivamente lo ione derivante dalla dissociazione dell'acido debole e l'acido debole indissociato; ad esempio CH3-COO- e CH3-COOH. Perche' le concentrazioni utilizzate sono 045 NaCl accompagnata da 5 glucosio o 0,22 NaCl e 5 glucosio e mai 0,9 %NaCl se proprio questa ha uguale p osm del sangue? Dove ha trovato i dati citati? Le soluzioni 0,9% (peso/volume) di NaCl e 5% (peso/volume) di glucosio sono soluzioni isotoniche col sangue e sono usate entrambe per le infusioni endovenose. Qualunque miscela di queste e' isotonica e puo' essere usata allo stesso scopo. Esistono molte decine di soluzioni isotoniche con composizioni diverse, che possono essere usate. Non ho capito qual è la differenza tra una reazione endoergonica e una endotermica Endotermica o esotermica si riferisce al calore di reazione (il delta H) e, eventualmente al lavoro meccanico compiuto o subito dal sistema. Endoergonica o esoergonica si riferisce alla somma di tutti i contributi energetici, entalpici ed entropici, della reazione (il delta G). Buonasera Professore non ho capito l'uso delle entalpie molari standard. Nell'esempio il deltaH della reazione intermedia è 301 kcal/mole. Il valore di -301 kcal/mole per l'H0 molare standard del glucosio è preso dalle tavole. E' stato misurato, ovviamente, ma l'esempio presentato a lezione non indicava come viene misurato l'H0, ma come lo si può usare. La domanda che l'esempio si poneva era: noti i valori di l'H0 del glucosio, dell'acqua e della CO2, come è possibile usarli per determinare il delta H della reazione di combustione del glucosio? Se il butano ha 2 isomeri e il pentano ha 3 isomeri. Cioè il esano (?) avra 4 isomeri etc. Quindi c'e' una regolarita' ? Gli isomeri aumentano molto rapidamente con il numero di atomi di carbonio e la sequenza dell'aumento non è semplice. Qual e' la differenza tra composti polieni e composti aromatici? Gli aromatici sono dei tipi molto particolari di polieni ciclici e devono avere anelli a 6 atomi e una alternanza di legami doppi e semplici. Queste caratteristiche consentono la delocalizzazione degli orbitali pi greco. Il ciclobutadiene ad esempio non e' un aromatico perche' l'anello ha solo 4 atomi. Buongiorno professore avrei una domanda: qual è la differenza tra reazione di alogenazione e di sostituzione nucleofila? Sta mescolando tra loro concetti diversi. L'alogenazione e' un tipo di modificazione chimica dell'idrocarburo, nella cui molecola viene introdotto un atomo di un alogeno (ad es. cloro o bromo). Un esempio di idrocarburo alogenato e' il cloroetano. Sostituzione e addizione sono meccanismi di reazione (l'addizione e' nucleofila, la sostituzione e' invece avviene con formazione di radicali), L'alogenazione puo' essere ottenuta per sostituzione (negli alcani) o per addizione (negli alcheni). Salve professore Nella forma 2D3D e 2L3L D e L indicano la configurazione della molecola o il potere rotatorio? L e D indicano la configurazione stereochimica secondo la convenzione di Fisher. Invece l e d (o - e +) indicano il potere rotatorio, rispettivamente levogiro o destrogiro. Perché possiamo calcolare solamente la variazione di energia interna e mai l'energia interna assoluta di un sistema? L'energia interna di un sistema termodinamico nel quale non avvengono trasformazioni chimiche potrebbe essere misurata su una scala assoluta. In un sistema nel quale avvengono trasformazioni chimiche viene incluso un contributo all'energia totale dovuto all'energia dei legami chimici. Questa deve es sere misurata rispetto ad un livello di riferimento: potrebbero essere gli atomi isolati, oppure come si fa convenzionalmente gli elementi nel loro stato eleme ntare. In ogni caso l'energia interna totale del sistema non sarebbe assoluta ma relativa al livello di riferimento, rispetto al quale costituisce una variazio ne. Perché il metanolo è più solubile in acqua del butanolo? Nel metanolo la parte apolare della molecola è piccola rispetto alla parte non polare; nel butanolo avviene l'inverso. In una reazione reversibile all'equilibrio le costanti cinetiche della reazione diretta e della reazione inversa devono essere sempre uguali? No, le costanti essendo costanti non possono diventare uguali nella condizione di equilibrio e diverse fuori di essa. In una reazione reversi bile ad equilibrio sono uguali le velocità delle reazioni diretta ed inversa, che sono date dal prodotto tra le costanti cinetiche e le concentrazioni dei rea genti. Ad esempio nella reazione di isomerizzazione A<=>B con le costanti cinetiche k1 per la trasformazione A->B e k2 per B->A, la condizione di equilibrio è raggiunta quando k1 [A] = k2 [B] ma k1 e k2 possono benissimo essere diverse (e di solito lo sono). Professore mi scusi non ho capito perchè applicare la convenzione di Fischer agli zuccheri con più di tre atomi di carbonio non va bene In effetti ha capito male. La convenzione di Fisher può essere applicata ai monosaccaridi con qualunque numero di atomi di carbonio. Il problema è che negli aldosi con più di 3 atomi di carbonio e nei chetosi con più di 4 atomi di carbonio c'è più di un solo carbonio asimmetrico. In questi casi si scrive l'ultimo carbonio asimmetrico secondo la convenzione di Fisher e il carbonio precedente risulta necessariamente in una configurazione che è l'inverso della convenzione di Fisher (anti-Fisher): cioè come spiegato negli appunti sul sito, non è possibile scrivere due centri chirali consecutivi entrambi secondo la convenzione di Fisher. Questo perché la convenzione di Fisher dice che i C sopra e sotto quello chirale devono essere immaginati come se si allontanassero dall'osservatore e questo è possibile per un C asimmetrico ma non per quello immediatamente adiacente (faccia riferimento alla figura presentata negli appunti sugli zuccheri). Scusi professore non ho capito questa cosa: per scindere i legami richiesta energia dunque il processo puo' essere associato ad un processo endotermico con ΔH maggiore di zero Non capisco perche' la scissione dei legami del solvente allora debba essere considerata con un valore entalpicamente negativo La scissione dei legami delle molecole del solvente tra loro ha un Δ H positivo, cioe' richiede energia. Il testo della dispensa era scritto in un modo non chiaro, ora l'ho migliorato. Salve Professore non capisco come la minore energia dell'orbitale sigma sia correlata all'alta intensità del campo nelle aree di sovrapposizione degli orbitali atomici L'energia con la quale il nucleo attrae l'elettrone e' misurata prendendo come riferimento la coppia a distanza infinita (vettore campo uguale a zero). Pertanto piu' l'elettrone si avvicina al nucleo, piu' forte l'attrazione, minore (cioe' negativa) l'energia. Energie negative non esistono: l'energia del campo e' negativa non in assoluto ma rispetto al valore zero di riferimento, a distanza infinita. Nel caso degli orbitali di legame, il discorso e' lo stesso: quanto piu' gli orbitali atomici usati per formare l'orbitale di legame sono interni e vicini al nucleo, tanto maggiore il valore del vettore campo e tanto piu' negativa l'energia l'energia di legame: ovvero tanto maggiore la quantità di energia che deve essere fornita dall'esterno per rompere il legame. Buonasera. Potrebbe illustrare come procedere per risolvere il quarto quesito? La ringrazio No, non posso rispondere a questa domanda, per due ragioni. In primo luogo perche' lo scopo dei quesiti e' testare la comprensione del testo che li precede; quindi se non ha la risposta ad un quesito deve trovarla nel testo; se io la dessi in questa sede lo scopo stesso di mettere i quesiti sarebbe vanificato; basterebbe leggere le mie risposte anziche' il testo fornito. In secondo luogo le domande che voi mettete sul sito finiscono tutte insieme, quindi non e' possibile sapere di quale lezione e argomento lei sta parlando. Buonasera professore non ho capito bene la buca di potenziale Abbiamo chiamato "buca di potenziale" il minimo locale dell'energia di legame che si realizza quando due nuclei si trovano a distanza di legame. In questa condizione si forma un orbitale di legame la cui energia potenziale e' inferiore (piu' stabile) rispetto a quella degli orbitali atomici di partenza. Per una rappresentazione grafica puo' fare riferimento alla figura 3 della lezione sul legame chimico. Buonasera Professore riguardo la dissociazione di un acido debole mi chiedevo da dove derivasse [OH-] quando eguagliamo le concentrazioni delle cariche. Grazie Bellelli: come spiegato nel testo, una soluzione di qualunque soluto (quindi anche di un acido debole) deve obbedire al requisito dell'elettroneutralità: cioè la somma delle cariche negative deve uguagliare la somma delle cariche positive e la carica netta totale del sistema deve essere zero. Le specie cariche negativamente sono due: A- e OH-; la specie carica positivamente è una sola, H3O+; pertanto: [A-] + [OH-] = [H3O+]. In questa frase presa dalla spiegazione dell'idrolisi acida intendeva dire esclude o include Ki e come al solito include la concentrazione dell'acqua Bellelli: La Ki include in sé la concentrazione dell'acqua, come si può facilmente vedere se si scrive la legge di azione delle masse per la reazione di idrolisi. E' lo stesso che per la Ka o la Kb. Buonasera prof non ho capito come si calcola in NO dei singoli atomi di carbonio in una molecola Bellelli: devi scrivere la formula di struttura e considerare separatamente ciascun atomo di carbonio; per ogni legame chimico devi assegnare gli elettroni di legamiall'atomo più elettronegativo e calcolare la carica finale dell'atomo di carbonio. Ad esempio nel metano CH4, ci sono 4 legami C-H. Le elettronegatività sono 2,5 per C e 2,1. Quindi gli elettroni di ciascun legame sono attribuiti tutti al C (più eletronegativo). Ogni legame contiene 2 elettroni, uno del C e uno di H: quindi il C riceve i suoi 4 elettroni (che non contano e i 4 dei 4 idrogeni: NO= -4. Ciascun idrogeno cede il suo elettrone e la sua carica risulta NO=+1. Prof. ma per i gruppi funzionali come calcoliamo l'elettronegatività? Bellelli: l'elettronegatività è definita per i singoli atomi, non per i gruppi. E' possibile misurare l'elettronegatività di un gruppo (ad es. -CCl3) ma non c'è un metodo di "calcolo"; tut'al piu' ci sono tabelle un po' specialistiche per i gruppi piu' comuni. Buonasera Professore avrei una domanda: esiste un metodo per capire se un acido o una base sono forti o deboli direttamente dalla formula bruta? Bellelli: dalla formula bruta no. Dalla formula di struttura, e conoscendo alcuni composti simili si possono fare ragionevoli previsioni. In linea di massima un acido è tanto più forte quanto più elettronegativo è l'atomo o il gruppo legato all'idrogeno che dissocia. Ad esempio HCl è forte; HNO2 è debole ma se noi aggiungiamo un ossigeno per fare HNO3 questo rende piu' elettronegativo il gruppo e HNO3 diventa forte; etc. Negli ossiacidi quanto più ossigeno è presente nel gruppo legato all'idrogeno tanto più l'acido è forte (ad es. H2SO4 è più forte di H2SO3). Buonasera lei dice sia in classe che sul sito che l'ossigeno non formi composti con il fluoro. OF2 Fluoruro di ossigeno esiste solo in certo ambiente. Grazie Bellelli: ha ragione. Sarebbe piu' corretto dire che non ci sono composti naturali nei quali l'ossigeno e' legato col fluoro. In laboratorio noi abbiamo a disposizione energie e condizioni sperimentali che ci consentono di sintetizzare composti non presenti in natura, come OF2. OF2 e' un ossidante estremamente energico nel quale l'ossigeno ha numero di ossidazione +2 e se fosse presente nell'ambiente reagirebbe immediatamente con praticamente qualunque cosa per produrre composti nei quali l'ossigeno avrebbe n.o. -2. Non ho capito perchè se l'elettrone genera un campo elettromagnetico per lo spin dopo c'è scritto che il campo magnetico è nullo Bellelli: dove ha trovato questa affermazione? Ad ogni modo presumo che la frase dica che se in un atomo o molecola ci sono elettroni in coppie negli orbitali, essi hanno spin opposto per il principio di Pauli e il campo magnetico risultante è nullo (+1/2 -1/2 = 0). Se gli elettroni non sono in coppie con spin opposto il campo magnetico non e' nullo. In pratica: bisogna sommare i numeri di spin di tutti gli elettroni dell'atomo o della molecola. Se il risultato è zero il campo magnetico elettronico è nullo e l'atomo o la molecola è diamagnetico; se invece il risultato è diverso da zero l'atomo o la molecola possiede suscettibilità paramagnetica. Gentile professore non ho compreso la relazione tra l’aumentata intensità del campo elettrostatico e la diminuita energia dell’orbitale di legame. la ringrazio. Bellelli: l'energia in questo contesto è definita rispetto a quella di un nucleo e un elettrone non interagenti, posti a distanza infinita. Se l'elettrone si avvicina al nucleo ed entra in un orbitale, emette energia e scende ad un livello di energia più basso di quello di riferimento, come una persona che scende lo scalino di una scala. L'energia dell'elettrone in un orbitale (atommico o di legame) è quindi negativa rispetto al livello di riferimento, esattamente come l'energia di una palla da golf caduta in una buca è negativa rispetto a quella della stessa palla appoggiata sul suolo. E infatti per estrarre la palla dalla buca, o l'elettrone dall'orbitale è necessario fornire energia. Buongiorno professore volevo chiederle se poteva chiarirmi la differenza tra carica e polarità… grazie mille Bellelli: la carica elettrica è una grandezza fisica fondamentale come la massa o l'energia. la polarità è una proprietà delle molecole che dipende da come sono distribuite le cariche al loro interno. Se il centro delle cariche positive coincide col centro delle cariche negative la molecola è non polare; se invece i due centri non coincidono la molecola è polare e presenta una maggiore localizzazione di carica positiva ad una estremità ed una di carica negativa all'estremità opposta. Buongiorno professore. Come mai nell acido fosforico il fosforo riceve degli elettroni dal quarto atomo di ossigeno nell'orbitale 3d e non 4s? Bellelli: l'orbitale 4s ha una forma che non gli consente di formare un orbitale di legame pi greco. Salve professore, perché la risposta all’esercizio 1 è 24,4 e non 22,4? Bellelli: controllerò l'esercizio. Il volume molare del gas perfetto si calcola con la formula V = RT / P (e n=1 per definizione di volume molare). Alla pressione di 1 atm il volume molare del gas perfetto (calcolato con la formula data prima, provare per credere) risulta 22,4 L se T=273 K (0 C), e 24,4 L se T=298 K (25 C). Buonasera professore parlando del composto B(OH)3 che significa che il legame O-H è più polarizzato del legame B-O e in che modo questo influenza la dissociazione del composto? Bellelli: i valori di elettronegatività dalla tavola periodica sono: H=2,1; B=2,04; O=3,5. Nel tri-idrossido di boro, comunemente chiamato acido borico, il legame B-O e il legame O-H hanno praticamente la stessa polarizzazione; però il boro è legato a tre ossigeni, ogni idrogeno ad un solo ossigeno. Questo rende il boro più elettronegativo. Il risultato è che il composto in acqua dissocia uno ione idrogeno anziché tre ioni idrossido. Salve professore perché la risposta all’esercizio 1 è 24,4 e non 22,4? Bellelli: ho già risposto sopra a questa domanda. Ma lei ha provato a fare il calcolo? La formula è V = nRT / P. Prenda n=1, R=0,0821, T=273+25=298 K e P=1 atm e veda quanto viene. Buonasera professore Non ho ben capito come si calcola in maniera indiretta la volemia del sangue. A cosa serve iniettare l'albumina? Bellelli: per misurare la volemia si applica la formula V= n/C. Serve n, il numero di molti di un tracciante, la sostanza iniettata dal medico che si distribuisca nel volume del liquido da misurare. Può usare albumina marcato col cromo radioattivo (che nel nostro sangue non c'è: c'è l'albumina non marcata) o un altro tracciante, ma qualcosa deve iniettare nel sangue, che sia estranea ad esso e facilmente misurabile, in modo che n e C siano determinabili. Buonasera professore non ho molto chiare le applicazioni della legge di Henry quando il gas reagisce con il liquido Bellelli: se un gas reagisce col solvente si trova in soluzione in varie forme e tra queste soltanto quella che ha la stessa formula della fase gassosa segue la legge di Henry. Ad esempio la CO2 si scioglie in acqua e reagisce con l'acqua per formare acido carbonico e bicarbonato; soltanto la CO2 disciolta è in equilibrio col gas secondo la legge di Henry, acido carbonico e bicarbonato non seguono la legge di Henry. Buonasera professore Non ho capito come mai se H reagenti < H prodotti i legami presenti nelle molecole dei reagenti siano meno stabili (forti) Bellelli: questa è una difficoltà comune quando si inizia lo studio della termodinamica chimica. Lo stato più stabile di un sistema è quello che ha convertito la sua energia potenziale in energia di legame. Ad esempio un sasso sospeso in aria ha energia potenziale di tipo gravitazionale ed è in una condizione instabile. Quando cade converte la sua energia potenziale prima in energia cinetica e poi al momento dell'urto con il suolo in calore, e acquista una condizione stabile. Due atomi isolati e inizialmente tanto distanti che le forze attrattive tra loro siano nulle possono avvicinarsi e formare un legame liberando energia sotto forma di calore (cioè entalpia): questo significa che hanno raggiunto una condizione più stabile (quella di molecola anziché di atomi isolati), perdendo una energia potenziale. Quindi lo stato di molecola è più stabile di quello di atomi isolati perché la reazione di formazione del legame è: 2 atomi --> molecola + calore (H). Per la legge di conservazione dell'energia abbiamo: H molecola + calore di reazione = H atomi e la molecola è stabile perché H molecola < H atomi. Generalizzando, se H prodotti < H reagenti la reazione sarà esotermica e i prodotti saranno più stabili dei reagenti (a meno dei contributi entropici dei quali avremmo dovuto tenere conto fin dall'inizio, utilizzando la funzione G anziché la H, con Δ G = Δ H - T Δ S) Mi scusi professore ma perché nel calcolo dell'entalpia nella reazione di formazione di H2O l'entalpia è espressa su moli di O2? Bellelli: l'entalpia deve sempre essere espressa in kcal/mole ed è quindi riferita alla quantità di sostanza considerata; nella reazione di formazione dell'acqua la abbiamo espressa in due modi: per mole di O2 consumato oppure per mole di acqua formata, e naturalmente il primo valore è pari al doppio del secondo, perché il consumo di una mole di O2 porta alla formazione di due moli di H2O Buonasera professore vorrei chiedere perchè in riferimento alla costante di equilibrio nel calcolo delle grammomoli non consideriamo i coefficienti stechiometrici? Bellelli: non capisco questa domanda. Negli esercizi sul calcolo della costante di equilibrio noi consideriamo i coefficienti stechiometrici quando calcoliamo le moli di reagente consumate e le moli di prodotto formate. Provi a rifare questa domanda a lezione in occasione di una delle nostre esercitazioni di stechiometria, così lo vediamo direttamente nel calcolo. Buonasera professore. Come si fanno a vedere le correzioni delle domande alla fine di ogni "capitolo"? Riesco a vedere solo il punteggio. Grazie mille. Bellelli: il programma non prevede di mostrare le risposte esatte alle 4 domande alla fine di ogni capitolo, perche' altrimenti lo scopo della verifica sarebbe vanificato: anziché studiare il materiale fornito basterebbe premere invio, prendere nota delle risposte esatte e ripetere la procedura, sempre senza leggere il materiale fornito. A scopo di esercizi, vengono forniti per ogni capitolo degli "esercizi e quesiti" per i quali il programma fornisce le risposte esatte e anche alcune spiegazioni. Buonasera professore in merito all'equilibrio chimico in sistemi biologici il termine costante di dissociazione è usato come sinonimo di costante di equilibrio? Bellelli: si, l'esempio fornito è l'equilibrio della mioglobina con l'ossigeno e la reazione, essendo reversibile, può essere scritta in entrambe le direzioni: Mb + O2 <==> MbO2 oppure MbO2 <==> Mb + O2 Le rispettive costanti di equilibrio sono l'una il reciproco dell'altra e vengono indicate rispettivamente come costante di associazione (o di combinazione) e costante di dissociazione. Nel trattamento algebrico del sistema viene usata la costante di dissociazione, per ragioni spiegate nel testo. Salve. Non ho ben compreso perché la sovrapposizione dei campi elettrostatici comporta la minor energia dell'orbitale di legame rispetto a quelli atomici Bellelli: Gli elettroni, che hanno carica negativa sono attratti dal nucleo, che ha carica positiva. Il livello zero di attrazione si ha quando la distanza tra elettrone e nucleo è infinita. Quando l'elettrone di trova a breve distanza dal nucleo (in un orbitale atomico) si trova in una regione di minore energia rispetto al livello zero. Quando due nuclei si avvicinano e sovrappongono e fondono i loro orbitali, il livello energetico dell'orbitale di legame e' ancora minore (cioe' l'intensita' del campo elettrostatico positivo, che attira gli elettroni, è maggiore). Prenda come esempio un sasso attratto dal campo gravitazionale della terra. A distanza infinita l'attrazione è nulla; quello è il livello zero. Se il sasso cade sulla terra raggiunge una regione di maggiore fora attrattiva e di minore energia potenziale (condizione dell'elettrone nell'orbitale atomico). Se lei scava una buca e ci fa cadere dentro il sasso l'energia potenziale è ancora minore (condizione dell'elettrone nell'orbitale di legame). Buonasera professore. Il radicale libero Cl° con un elettrone spaiato nella reazione CH4 + Cl2 si comporta da elettrofilo anche se ha sette elettroni sul livello elettronico esterno? Bellelli: non posso rispondere a questa domanda cosi' come e' posta perché contiene vari errori, o forse sono io che capisco male. Un composto o ione o atomo nucleofilo possiede almeno una coppia di elettroni non impegnata in legami nello strato di valenza; tipicamente corrisponde ad una base di Lewis; un elettrofilo ha uno strato elettronico esterno incompleto e può accettare legami dativi; tipicamente è un acido di Lewis. Un radicale è caratterizzato da almeno un elettrone spaiato nello strato di valenza (non una coppia in un orbitale!), quindi ad un radicale la definizione di nucleofilo o elettrofilo si adatta malamente. La reazione CH4 + Cl2 non è descritta tra gli esempi proposti; il suo prodotto è CH2Cl-CH2Cl e non avviene con meccanismo radicalico; il Cl2 attacca l'orbitale pi greco del doppio legame. La reazione descritta tra gli esempi è la molto piu' classica C2H4 + HCl --> C2H5Cl. Questa avviene con meccanismo di addizione elettrofila perché l'H+ è un elettrofilo e attacca il doppio legame. Il meccanismo radicalico, più difficile da innescare, è quello della reazione C2H6 + Cl2 -> C2H5Cl + HCl Per ottenere questa reazione bisogna prima produrre in qualche modo il radicale che può essere C2H5° oppure Cl°. Il radicale sposta su di se uno degli elettroni di un orbitale sigma e genera il prodotto e un nuovo radicale che va a fare una nuova reazione (meccanismo a catena). Salve professore. Non ho ben compreso il concetto di fase termodinamica Bellelli: la fase è una porzione del sistema termodinamico considerato nella quale tutte le molecole appartengono ad un unico corpo; dal punto di vista chimico le molecole possono essere uguali o diverse tra loro. Ad esempio un gas puro costituisce un'unica fase e anche una miscela gassosa costituisce un'unica fase (ogni molecola è libera di incontrare tutte le altre). Due liquidi immiscibili o due solidi costituiscono fasi distinte, perché le molecole del primo corpo non possono incontrare quelle del secondo corpo. Salve professore. Non ho ben compreso la differenza tra n diss = n e nparticelle diss = n = n ν α Bellelli: Non sono sicuro di aver capito la domanda. Supponga di avere due mandarini in un piatto e di chiedersi quanti corpi sono presenti nel piatto. Evidentemente fin qui la risposta e' n_totale=2 e n_corpi=2. Ora prenda un mandarino e lo dissoci nei suoi spicchi; supponiamo che gli spicchi siano 8. Alla domanda su quanti corpi sono presenti nel piatto risponderemo: n_totale=2 (i mandarini sono sempre 2); n_corpi=9 (somma di 1 mandarino indissociato e uno dissociato in v = 8 spicchi. La formula generale per rispondere risulta quindi: n_corpi=n_indissociati + (n_dissociati x v) n_indissociati = n_totale x a (nel nostro esempio: n_totali=2 a=0,5) n_dissociati x v = n_totale x a x v (nel nostro esempio: 2 x 0,5 x 8) Perché la N-acetil glucosammina viene considerata un'ammina e non un'ammide secondaria anche se deriva da un'ammina primaria e un acido carbossilico? Bellelli: formalmente il gruppo funzionale è dato dal legame amidico; però dal punto di vista della biochimica prima viene formata la glucosamina e successivamente questa viene acetilata. Quindi il nome del composto descrive una glucosamina modificata. Buonasera Professore. Perché avviene l'effetto induttivo del sostituente sull'aromaticità dell'anello benzenico? Mi riferisco ai gruppi attivanti e disattivanti. Bellelli: questa domanda riguarda i meccanismi di reazione e più precisamente la facilitazione indotta dai sostituenti dell'anello aromatico nei confronti delle reazioni di sostituzione. Riguarda quindi un argomento che noi non trattiamo in modo approfondito nel nostro programma. In sostanza se un sostituente è capace di "donare" elettroni all'anello pi greco delocalizzato (ad es. un gruppo OH come nel fenolo o addirittura O- nello ione fenato) questo si comporta come un attivante e facilita le reazioni di sostituzione, a discapito di quelle di addizione; per contro un gruppo che attrae elettroni tende a favorire ibridi di risonanza parzialmente non aromatici e facilita le reazioni di addizione. Però io le consiglio fortemente, se questo è il suo interesse, di fare riferimento a un testo di Chimica Organica più approfondito di quelli da noi adottati in questo corso, magari ricorrendo ad una biblioteca specializzata. Salve professore non ho capito da quali calcoli deriva il valore di ΔH=300 Kcal mole nella reazione di combustione del glucosio. Bellelli: premesso che il ΔH di combustione del glucosio è -670 kcal/mole, il ragionamento è spiegato dettagliatamente nella lezione sulle reazioni chimiche, che le consiglio di rileggere. In sostanza se il calore molare di formazione del glucosio a partire da C, H2 e O2 (dalle tabelle) è di -300 kcal/mole, mentre quelli di H2O e CO2 sono rispettivamente -58 e -94 kcal/mole la reazione di combustione del glucosio presenterà un ΔH pari alla somma algebrica dei valori di H0 del glucosio (cambiato di segno perché è il reagente) più quelli dei prodotti, ciascuno moltiplicato per il suo coefficiente stechiometrico: -(-300) + 6x(-58) + 6x(-94) = -670 kcal/mole. Buonasera Professore. è possibile che la formula di struttura del fruttosio secondo Haworth sul sito sia errata? Cercando su internet sembra differente. Grazie Bellelli: tutti possiamo sbagliare, ma quella formula mi sembra corretta. Tenga presente che la rappresentazione data sul sito pone il C2 a sinistra, invece che a destra come viene piu' comunemente fatto. Se una formula di Haworth viene girata, le posizioni di tutti i sostituenti chirali vanno invertite (gli OH che stavano sopra vanno sotto e viceversa). La ragione per invertire l'orientamento di una formula e' quella di semplificare la rappresentazione di alcuni possibili composti; ad esempio in genere si rappresenta in questo modo il fruttosio del saccarosio. Provi a confrontare la formula data sul sito con quella del fruttosio nel saccarosio. Buonasera professore, la formazione del solido cristallino è un processo endoergonico. può esserlo in casi particolari Bellelli: la sua domanda è incompleta, pertanto non è possibile dare una risposta univoca. Qual è il processo che lei immagina? Cioè le parla di formazione del solido cristallino a partire da cosa? Il solido cristallino è uno stato, non un processo. Ad esempio un processo potrebbe essere la formazione del solido cristallino a partire dalla soluzione sovrasatura di un sale. A seconda del sale che lei considera il processo può essere sia endoergonico che esoergonico e lei se ne accorge dalla variazione della solubilità del sale in funzione della temperatura. Nella maggioranza dei casi la solubilità dei sali aumenta all'aumentare della temperatura, e questo rivela che la dissoluzione del solido è endoergonica (quindi la formazione del solido è esoergonica). In alcuni casi però la solubilità del sale diminuisce all'aumentare della temperatura, ad esempio per il solfato di calcio; questo ci rivela che la dissoluzione del solido è esoergonica (quindi la formazione del solido è esoergonica). Salve professore mi può spiegare il ruolo della tensione di vapore a livello alveolare? può anche mettere un link se preferisce. Bellelli: a 37°C la tensione di vapore saturo dell'acqua e' 44 mmHg. L'aria che noi respiriamo ha un contenuto di vapore d'acqua molto inferiore: perché non è satura e perché in genere si trova ad una temperatura inferiore (a 25°C la tensione di vapore saturo dell'acqua è 18 mmHg). Le vie respiratorie devono fornire acqua e che evapora e satura di vapore acqueo l'aria inspirata. Questo comporta che con l'espirazione noi perdiamo acqua (circa 300 mL/die; cosiddetta perspiratio insensibilis). Poiché l'alveolo polmonare è rivestito da un sottilissimo film di liquido, si comporta come una bollicina e risente della tensione superficiale dell'aqua che tenderebbe a farlo restringere. Questo effetto è minimizzato dalla presenza di secreti tensioattivi (surfactanti). Come faccio a sapere qual è la possibile ibridazione per l’atomo di carbonio? Bellelli: il carbonio tende allo stato di massima ibridizzazione possibile, però mentre l'orbitale di legame sigma può essere formato da qualsiasi orbitale atomico, l'orbitale pi greco puo' essere formato soltanto da orbitali atomici p non ibridizzati. Quindi lei deve guardare il suo atomo di carbonio e contare quanti orbitali pi greco forma. Se possiede soltanto legami semplici (ad es. il metano) forma soltanto orbitali di legame di tipo sigma e la sua ibridazione è la più alta possibile, cioè sp3. Se forma un solo legame doppio (ad es. la formaldeide) ha tre orbitali sigma e un orbitale pi greco, derivante da un orbitale atomico p non ibridizzato; quindi la sua ibridazione è sp2. Se forma due legami doppi (ad es. l'anidride carbonica) o un legame triplo (ad es. l'etino) ha due orbitali sigma e due orbitali pi greco, derivanti da due orbitali atomici p non ibridizzati; quindi la sua ibridazione è sp. Salve professore mi può spiegare cosa avviene dopo il punto di equivalenza durante le titolazioni? Bellelli: quando viene superato il punto di equivalenza in una titolazione il segnale osservato è dato dall'eccesso di titolante libero. Ad esempio in una titolazione di acido acetico con NaOH, al punto di equivalente è presente soltanto CH3COONa e il pH (che in questa titolazione è il segnale) è dato dall'idrolisi del sale. Se viene aggiunta ulteriore NaOH ci sarà in soluzione un eccesso di base forte non tamponata che determinerà il pH (secondo la regola [OH-] = Cb); il contributo del CH3COONa al pH sarà trascurabile. Mi scusi professore la frazione molare della soluzione glucosata al 5 p/v non riesco a capire cosa sono gli altri 95 siccome non scritto nella domanda. Bellelli: la glucosata è una soluzione acquosa contenente il 5% di glucosio espresso come rapporto peso/volume (p/v). Quindi questa soluzione contiene 5 g di glucosio in 100 mL di volume totale. Il rimanente "95" è acqua però non è corretto in un rapporto peso volume utilizzare la sottrazione. Conoscendo la densità lei potrebbe convertire la percentuale peso/volume in una percentuale peso/peso, per la quale la sottrazione sarebbe applicabile. Ad esempio se la densità fosse esattamente 1 g/mL, 100 mL peserebbero 100 g e la soluzione sarebbe composta da 5 g di glucosio e 95 g di acqua. Questi concetti sono spiegati nella lezione sulle soluzioni. Buonasera prof. ha un consiglio sul modo migliore per studiare le formule per l'esame? Sto avendo difficoltà a memorizzarle. Bellelli: ovviamente ci vuole molto esercizio. Provi a scrivere le formule di struttura nel modo più esplicito possibile indicando ogni atomo e ogni legame; eviti, almeno inizialmente, quelle rappresentazioni nelle quali gli atomi sono sottintesi (linee spezzate, etc.). Controlli che i legami che attribuisce agli atomi siano consistenti con la loro capacità di formare legami: il C deve sempre fare 4 legami, O 2 legami, etc. In caso di dubbio provi a scrivere la rappresentazione di Lewis, nella quale ogni elettrone dello strato esterno è rappresentato con un puntino; ogni legame deve avere due elettroni. Come faccio a sapere qual è la possibile ibridazione per l’atomo di carbonio? Bellelli: la risposta a questa domanda sta nella lezione sulla Chimica Organica dove lei trova un paragrafo intitolato: "RICONOSCERE L'IBRIDAZIONE DEL CARBONIO (E DI QUALUNQUE ALTRO ATOMO)." Sarebbe un errore didattico da parte mia ripetere in questa sede le spiegazioni gia' date, meglio, sul materiale didattico fornito. Se quella parte non le risulta chiara mi formuli una nuova domanda, più precisa. Buonasera professore e' corretto dire che un ambiente acido e' tendenzialmente un ambiente ossidante? Bellelli: lei fa una strana domanda, che richiede una risposta complicata. Diciamo che, in prima approssimazione, che non c'è ovvia relazione tra un ambiente acido e un ambiente ossidante: acido vuol dire ad elevata concentrazione di ione idrogeno, ossidante vuol dire che ha una elevata concentrazione di un agente ossidante. Saliamo ora un gradino nel dettaglio della nostra analisi: lo ione idrogeno è la specie ossidata della coppia H2/H+; quindi un ambiente acido risulta ossidante nei confronti di qualunque specie chimica che abbia un potenziale standard negativo. Ad esempio se noi aggiungiamo zinco metallico ad una soluzione di un acido forte osserviamo la reazione: Zn0 + 2 H+ --> Zn+2 + H2 In questa reazione lo ione idrogeno è l'ossidante e si riduce a idrogeno gassoso, mentre lo zinco metallico è il riducente (E0 = -0,76 V) e si ossida a ione zinco. Dunque, in presenza di un riducente sufficientemente energico una soluzione acida risulta ossidante, e quanto più è acida (cioè quanto più basso è il suo pH) tanto più è ossidante. Saliamo ora un altro gradino nel dettaglio della nostra analisi: l'atmosfera contiene ossigeno che è un ossidante molto energico, e l'ossigeno si discioglie in acqua seguendo la legge di Henry; quindi, a meno di non preparare le nostre soluzioni in una atmosfera di un gas inerte (ad es. azoto o argon), tutte le nostre soluzioni e anche l'acqua pura si comporteranno come ossidanti, a causa dell'ossigeno in esse contenuto. In una soluzione acida, lo ione idrogeno (o anche il suo controione; ad esempio Cl-) può avere un effetto catalitico sulle reazioni di ossidazione dovute all'ossigeno disciolto, oppure può partecipare in altro modo alla reazione stessa; ad esempio la semireazione di riduzione dello ione cromato: CrO4-2 + 8 H+ + 6 e- --> Cr+3 + 4 H2O richiede ione idrogeno come reagente; in questa reazione lo ione idrogeno non si comporta né da ossidante né da riducente (il suo numero di ossidazione rimane invariato), ma è richiesto dalla stechiometria di reazione e appare nell'equazione di Nernst. Chiaramente la semireazione è favorita (qualunque sia la specie riducente utilizzata come donatore di elettroni) in ambiente acido, per il principio di Le Chatelier, però è una semireazione di riduzione: questo vuol dire che in questo caso l'ambiente acido favorisce una riduzione, anziché una ossidazione! Non ho capito la frase: il prodotto tra le incertezze delle misure di posizione e velocità non può essere inferiore ad una funzione della costante di Plank Bellelli: le grandezze velocità e posizione sono tra loro complementari; ovvero devono essere determinate insieme: non possiamo conoscere la velocità di una particella se non sappiamo dove si trova. Quando due grandezze sono complementari, anche l'incertezza della loro misura risulta correlata: cioè l'inevitabile errore di misura non è su ciascuna ma sulla coppia (principio della complementarità di Bohr). Questo implica che se una delle due in un esperimento è misurata con grande precisione, l'altra sarà imprecisa. Non si può risolvere questo problema con strumenti più precisi perché al livello degli oggetti quantistici tutte le grandezze sono anche quantistiche e l'incertezza sul prodotto quantità di moto x posizione non può essere inferiore alla metà della costante di Plank ridotta che è appunto una misura della discontinuità degli oggetti quantistici. Buonasera Professore non ho ben capito la diapositiva sulla spettroscopia di assorbimento come funziona il come leggere il grafico sotto Bellelli: una domanda di questo tipo, che richiede la discussione di un grafico va fatta in classe; me la proponga alla prossima lezione. Buonasera professore, potrebbe spiegarmi brevemente la sovrapposizione degli orbitali ibridi S e P? Grazie. Bellelli: questa domanda è già stata posta su questo sito; se scorre lo storico verso l'alto trova domanda e risposta. Buonasera professore. Qual è la differenza tra forze di London e forze di Van der Waals? Bellelli: di solito si intende per forse di Van der Waals l'insieme di tutti i tipi di interazioni deboli e per forze di London le interazio ni deboli non elettrostatiche (quindi con l'esclusione delle interazioni dipolo-dipolo, ione-dipolo e legame idrogeno. buonasera professore volevo chiederle se per caso fosse possibile spiegare il procedimento della prima domanda del capitolo sulle soluzioni, quella della frazione molare. Bellelli: la domanda chiede di convertire una molarita' in una frazione molare. Prendendo 1 L di soluzione, il numero di moli del soluto è uguale alla sua molarità. Il numero di moli del solvente è dato dal peso del solvente diviso per il suo peso molecolare. Il peso del solvente è dato da: [volume (1 L) x densità - peso del soluto]. La frazione molare del soluto è X = moli soluto / (moli soluto + moli solvente). Buongiorno prof. come mai composti come il pirano o il tetraidrofurano sono considerati alifatici pur avendo una catena chiusa? Bellelli: perche' un composto sia aromatico non basta che sia ciclico: deve avere doppi legami e orbitali pi greco delocalizzati; inoltre la regola di Huckel richiede che gli elettroni negli orbitali pi greco siano 4n+2 dove n e' il numero degli anelli presenti nel composto. Ad esempio non sono aromatici ne' il cicloesano (che e' ciclico ma non ha doppi legami), ne' il cicloesene (ciclico con un solo doppio legame), ne' il cicloesadiene (ciclico con due doppi legami), mentre e' aromatico il benzene (=cicloesatriene, con un solo anello a sei atomi, tre doppi legami e 6 elettroni negli orbitali pi greco) Buonasera prof. Perche' nel calcolo dell'entalpia rusulta H = Q = 116 kcal/moleO2 e non 16 kcal/moleH2O Bellelli: perche' in quell'esempio sono state calcolate le energie di legame per la reazione di una molecola di ossigeno (116 kcal/moleO2), che forma due molecole di acqua; quindi abbiamo ottenuto kcal per mole di ossigeno o kcal per due moli di H2O. Buongiorno prof mi può spiegare per quale motivo si ha Ca = [HA]? Bellelli: non viene indicato il tipo di soluzione alla quale lei si riferisce. In una soluzione di acido debole si ha Ca = [HA] + [A-] (questa è la legge di conservazione delle masse). Se l'acido è debole e Ca è grande rispetto alla Ka (ad es. Ca = 0,1 M; Ka = 10-5 M) allora avremo che [HA] >> [A-], e nella somma [HA]+[A-] è lecito trascurare il contributo di [A-]; pertanto [HA] = Ca. In un tampone il ragionamento è lo stesso ma in questo caso abbiamo il componente [A-] derivante dalla dissociazione del sale; pertanto dobbiamo approssimare [HA]=Ca e [A-]=Cs. Buongiorno prof perché la reazione A+B -> AB -> C è bimolecolare anche da AB a C? Bellelli: la reazione indicata nello schema è composta da due processi successivi: A+B -> AB bimolecolare e (presumibilmente) di secondo ordine; e AB -> C monomolecolare e (presumibilmente) di primo ordine. Dove ha trovato che AB -> C è bimolecolare? Buonasera professore. Per quali valori di Ka posso considerare un acido forte o debole? Esiste un valore che funge da spartiacque tra le due categorie? Bellelli: non esiste un vero valore di soglia. In termini approssimativi l'acido forte non ha una Ka perché dissocia interamente e ad equilibrio la forma indissociata non è più presente. Se lei vuole un discorso più preciso, nessuna reazione è veramente irreversibile e anche un acido forte ha una Ka che però è maggiore delle concentrazioni di acido praticamente utilizzabili. Deve considerare che per la legge di Ostwald, se lei discioglie in acqua un acido ad una concentrazione pari al doppio della sua Ka, ottiene un grado di dissociazione pari a 0,5; per ottenere un grado di dissociazione del 90% deve usare una concentrazione pari a 1/8 della Ka. Se noi accettiamo l'approssimazione che un acido è interamente dissociato, quindi forte, se il suo grado di dissociazione alfa uguaglia o supera il 90%, allora un acido forte ha una Ka che è pari o superiore a 8 volte la concentrazione massima che lei intende utilizzare. Ad esempio se la concentrazione massima che lei può disciogliere è 1 M un acido forte deve avere Ka = 8 M. Buonasera professore, mi può rispiegare come faccio ad approssimare [HCOOH] = Ca e [HCOO-] = Cs nella soluzione tampone? Bellelli: prendiamo il tampone costituito da HCOOH e HCOONa. Per la legge di conservazione della carica abbiamo: [H3O+] + [Na+] = [OH-] + [HCOO-] (la somma delle cariche negative uguaglia la somma delle cariche positive). Siccome [H3O+] e [OH-] sono entrambi piccoli rispetto a [Na+] e [HCOO-] possiamo approssimare [Na+] = [HCOO-]; ma noi sappiamo che [Na+]=Cs per cui [HCOO-]=Cs. Per la legge di conservazione della massa noi sappiamo che Ca+Cs=[HCOOH]+[HCOO-]; ma noi abbiamo già approssimato [HCOO-]=Cs, quindi l'equazione precedente si risolve in Ca=[HCOOH]. buonasera professore; perché qualunque tipo di misurazione di un elettrone è sufficiente affinché questo ci appaia come particella? Bellelli: non sono sicuro di aver capito bene la domanda. L'elettrone ci può apparire come particella o come onda a seconda del tipo di misurazione che noi facciamo; quindi non è vero che qualunque tipo di misurazione ci farà apparire l'elettrone come particella. L'elettrone gode della proprietà della molteplicità di stato, cioè è sia onda che particella; oppure forse dovremmo dire che alle dimensioni dell'elettrone onda e particella non sono due cose così distinte come ci appaiono nel mondo macroscopico. A seconda dell'esperimento che facciamo riveliamo proprietà caratteristiche dell'onda o della particella. Salve professore, non ho ben capito la differenza tra potenziale elettrostatico e potenziale elettrochimico. Bellelli: il potenziale elettrochimico e' dato dalle tendenza di un atomo, ione o composto a cedere o acquistare elettroni e corrisponde al potenziale redox standard della semireazione considerata (per intenderci quello che trova nella tabella dei potenziali redox). Il potenziale elettrostatico e' invece dato dall'accumulo di carica: il fusso di elettroni in una pila rende una semicella positiva e una negativa, generando nell'una un eccesso di ioni positivi, nell'altra un eccesso di ioni negativi. In che modo la seconda dissociazione del fosfato avendo pKa = 7,2 svolge il ruolo di tampone nel sangue? Bellelli: La seconda dissociazione del fosfato e': H2PO4- + H2O <=> HPO4-2 + H3O+. In questa reazione il composto H2PO4- si comporta come un acido mentre il composto HPO4-2 e' la sua base coniugata; i due costituiscono quindi un tampone. Salve Non mi e' ben chiaro questo passaggio: quando il gas e' presente in soluzione in varie forme, la legge di Henry applica soltanto alla forma che e' uguale negli stati si soluto e gassoso. Bellelli: se lei considera un gas come l'ossigeno, questo ha la formula O2 sia in fase gassosa che in soluzione e rispetta sempre la legge di Henry. Se lei invece considera un gas come la CO2, questa ha la formula CO2 nella fase gassosa, mentre in soluzione acquosa reagisce con l'acqua secondo le reazioni: CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> HCO3- + H3O+ l'equilibrio tra la fase gassosa e quella di soluzione e' possibile soltanto per la specie CO2, mentre le specie H2CO3 e HCO3- non possono passare nella fase gassosa. Buonasera professore non ho ben chiaro cosa rappresenta il termine Eo nell'equazione di Nernst Bellelli: il termine Eo nell'equazione di Nernst per il potenziale di semicella rappresenta il potenziale redox standard della coppia redox presente nella semicella, e si trova sulla tabella dei potenziali redox. Buonasera, perchè il secondo S nello ione iposolfito ha n.o. -2 e non -1 che è l'elettrone che prende dallo S centrale ossia come fa a compor tarsi come un ? Bellelli: l'iposolfito, il cui nome e' stato cambiato in tiosolfato, ha la stessa struttura elettronica del solfato, e i due atomi di zolfo hanno numeri di ossidazione diversi; quello al centro ha no=+6, come nel solfato; quello esterno occupa una posizione e un ruolo analogo a quello di uno degli ossigeni del solfato ed ha lo stesso numero di ossidazione di quelli, cioe' -2. Salve professore, visto che nello spazio la pressione e uguale a zero, la temperatura allora non dovrebbe essere uguale a 0 gradi Kelvin? Bellelli: questa domanda verte verso la filosofia. Il calore e' una forma di energia posseduta dai corpi; quindi in senso stretto il vuoto non possiede veramente ne' calore ne' temperatura, e non e' in grado di scambiare calore con altri corpi, anche se pue' essere attraversato da radiazione infrarossa e microonde, che veicolano calore. Infatti un termos, che può mantenere la temperatura del suo contenuto, e' fatto da un sottile involucro chiuso in vetro al cui interno e' stato fatto il vuoto. Pero' proprio perche' il vuoto non puo' contenere calore, e' formalmente corretto (ma poco sensato) dire che la sua temperatura e' 0 K. Salve, nel sito dice che il fumarato rientra nel mitocondrio diventando ossalacetato. Il libro dice che non ci sono carrier per l'ossalacetato. Come rientra allora il fumarato? Bellelli: il libro ha ragione. Nel citoplasma della cellula ci sono enzimi che convertono fumarato in ossalacetato, ed è quest'ultimo ad essere trasportato nel mitocondrio. Gli enzimi citoplasmatici catalizzano reazioni formalmente identiche a quelle mitocondriali ma sono proteine diverse, codificati da geni diversi. Buongiorno. Non capisco perché nel tampone bicarbonato anidride carbonica la CO2 è pari alla concentrazione di acido e lo ione bicarbonato è pari a quella del sale Bellelli: questo è spiegato nella lezione sui tamponi del sangue. In breve il sale del tampone è il bicarbonato di sodio presente nel plasma. L'acido dovrebbe essere l'acido carbonico (H2CO3) che però è presente in piccolissima quantità ed è in equilibrio con la CO2, a causa della reazione CO2 + H2O <=> H2CO3; quindi si considera quest'ultima come acido. Salve Professore, non capisco come una delle due CO2 prodotte dal ciclo di Krebs derivi dall'acetilCoA; non derivano dall'ossalacetato entrambe? Bellelli: una delle CO2 viene dall'acetile, l'altra dall'ossalato, ma questo non si puo' facilmente spiegare a parole. Modifico la figura del ciclo di Krebs, vada a vederla sul sito. Buonasera professore nella dimostrazione dell'idrolisi salina acida non mi riesce a tornare che H3O+ e' uguale a radice di Ki x Cs. Bellelli: la reazione (ad esempio) di NH4Cl è: NH4Cl --> NH4+ + Cl- ; e poi NH4+ + H2O <==> NH3 + H3O+. Scriviamo la legge di azione delle masse per la seconda (la prima e' irreversibile) e otteniamo: Ki = [NH3] [H3O+] / [NH4+]. Approssimiamo [H3O+] = [NH3] (si formano nella stessa reazione) e [NH4+] = Cs (la reazione ha un basso grado di dissociazione); otteniamo: Ki = [H3O+]^2 / Cs, da cui [H3O+] = radice Ki x Cs. Buongiorno professore. In una pila a concentrazione perché nella cella a concentrazione maggiore avviene la riduzione e non l'ossidazione? Bellelli: la regola che lei enuncia non esiste. L'ossidazione avviene nella semicella il cui potenziale è minore (piu' negativo o meno positivo) e la riduzione in quella in cui il potenziale e' maggiore (piu' positivo o meno negativo). Quindi per sapere dove avviene l'ossidazione e dove la riduzione occorre applicare l'equazione di Nernst alle due semicelle e vedere quale delle due ha il potenziale minore. Se la pila a concentrazione è fatta ad esempio con due semicelle a zinco l'equazione di Nernst ci dice che la semicella con la maggiore concentrazione di ione Zn++ è quella che ha il potenziale maggiore e quindi è quella in cui avviene la riduzione. Se invece facciamo una pila a concentrazione di Cl2 / Cl- l'equazione di Nernst ci dice che la cella in cui è maggiore la concentrazione dello ione Cl- è quella che ha il potenziale minore e quindi è quella in cui avviene l'ossidazione. Provi a immaginare qualche pila a concentrazione e a scrivere le equazioni di Nernst delle due semicelle per verificare. Perchè il benzene nucleofilo si combina con il gruppo OH dando sostituzione elettrofila? E perchè se si aggiunge il NH2 risulta meno basico di un'ammina (alifatica)? Bellelli: questa domanda è molto confusa. I termini elettrofilo e nucleofilo si applicano ai meccanismi delle reazioni organiche; quando lei dice che il benzene si combina col gruppo OH a quale reazione sta pensando? La sintesi chimica del fenolo di norma non si fa a partire dal benzene; la si fa a partire dall'acido benzensulfonico o da un alogenuro del benzene come il clorobenzene. L'amina del benzene (anilina) e in generale tutte le amine aromatiche sono meno basiche (hanno Kb più basse) delle corrispondenti amine alifatiche perché il doppietto elettronico dell'azoto è parzialmente coinvolto nel sistema aromatico delocalizzato. Buonasera professore volevo comunicarle che nell'autovalutazione n.3 c'è un errore. Nell'es.7: il cloruro di ammonio dà luogo a idrolisi acida. Bellelli: grazie, controllo subito e provvedo a correggere. Buonasera professore non ho capito bene come calcolare la densità dell'aria alla temperatura di 298K e alla pressione di 1 atm Bellelli: possiamo ragionare in vari modi. Io le suggerisco il seguente: prendiamo un numero di Avogadro di molecole (una mole totale). Le frazioni molari sono: O2=21%; N2=79%. Dunque il peso di una mole di aria risulta: 32x0,21 + 28x0,79 = 28,8 g. Il volume molare di un gas perfetto a 1 atm, 298 K è 24,4 L; quindi la densità dell'aria risulta 28,8 g / 24,4 L = 1,18 g/L. Nella spiegazione dell'isomeria per gli alcani menziona 3 tipi: costituzione, posizione, conformazione. Non capisco la differenza tra i primi due. Bellelli: lei ha studiato male e deve rivedere quella lezione perché le isomerie nel caso degli alcani sono semplicemente elencate, mentre sono spiegate in dettaglio più avanti nella stessa lezione, con tutti gli esempi necessari. Per l'isomeria di costituzione l'esempio proposto è quello della coppia butano-isobutano; per l'isomeria di posizione l'esempio proposto è quello della coppia 2metilpentano-3metilpentano (che sono entrambi alcani). Studi bene la lezione fino in fondo e provi a riscrivere le formule degli esempi proposti. Se poi non è chiaro mi faccia una domanda più precisa. Prof. ma qual è il significato di acet- davanti ai vari composti? es. acetilcolina acetamide ecc. Bellelli: il termine acet- indica un residuo o un derivato di acido acetico. Il significato preciso dipende dalla forma che si da al termine: acetamide e' l'amide dell'acido acetico (trova la formula nella lezione sulla chimica organica: CH3-CO-NH2). Acetil- di solito indica una molecola di acido acetico legata ad un altro composto con legame estere o amidico. Ad esempio l'acetilcolina e' l'estere della colina (un alcol) con l'acido acetico (formula: CH3-CO-O-CH2-CH2-N+(CH3)3), mentre la N-acetil glucosamina è una molecola di glucosamina alla quale e' legato un acido acetico con legame amidico (questa formula e' troppo complicata per scriverla qui per intero; la parte della molecola che le interessa e': CH3-CO-NH-R). Buongiorno professore. Nel legame nella molecola di azoto N2 parla di ibridazione sp. Ma il legame non dovrebbe essere possibile già senza ibridazione? Bellelli: l'ibridazione dell'atomo nella molecola è sempre la più alta compatibile con i legami pi greco che possono derivare soltanto da orbitali p non ibridizzati. Quindi l'ibridazione di N in N2 è sp. Buonasera Professore purtroppo non riesco proprio a capire i fenomeni osmotici che si verificano nei vaso capillari lei ha parlato di osmosi inversa all'estremità arteriosa del capillare. Bellelli: il sangue contenuto nel capillare e' sottoposto a due tipi di pressione: la pressione idrostatica dovuta alla spinta del cuore e la pressione osmotica dovuta alla differenza di concentrazione dei soli soluti ad alto peso molecolare tra sangue e liquido extracellulare. Le due pressioni hanno verso opposto: la pressione idrostatica spinge liquido dal capillare verso il liquido extracellulare, la pressione colloido-osmotica attrae liquido dal liquido extracellulare all'interno del capillare. Il flusso netto di liquido è determinato dalla differenza tra le due pressioni: se la pressione idrostatica è più grande della pressione colloido-osmotica il flusso netto di liquido sarà diretto dall'interno del capillare verso l'esterno; in caso contrario avrà direzione opposta. All'estremità arteriosa si verifica il primo caso (osmosi inversa); all'estremità venosa del capillare si verifica il secondo caso. Buongiorno prof. per la preparazione dell'esame esiste una lista delle formule di struttura e non che dobbiamo conoscere? Bellelli: La lista è data dalle formule presentate a lezione o presenti nel materiale reso disponibile sul sito. Inoltre al link "Altro materiale didattico" è riportata una lista di composti dei quali può essere richiesta la formula in sede di esame. Come mai l'energia di legame ionico è maggiore di quella del legame covalente? Bellelli: questa informazione non è vera: il legame ionico e quello covalente hanno energie comparabili e, semmai l'energia di legame del legame covalente è spesso maggiore di quella del legame ionico. Ad ogni modo la generalizzazione è difficile perché dipende da quali molecole lei considera. In che modo l'abbassamento crioscopico e l'innalzamento ebullioscopico sono una diretta conseguenza dell'abbassamento della tensione di vapore? Bellelli: premesso che la sua affermazione è pertinente alla soluzione di solidi in liquidi e potrebbe non essere vera nel caso della soluzione di liquidi in liquidi, la spiegazione è chiara dal diagramma di stato. In particolare, nel caso dell'innalzamento ebullioscopico, la temperatura di ebollizione è quella temperatura alla quale la pressione di vapore saturo della soluzione (ma in una soluzione di solidi in liquidi la pressione di vapore del solvente nella soluzione, perché il soluto non passa in fase di vapore) uguaglia la pressione atmosferica. Nella soluzione di un solido in un liquido, la pressione di vapore è minore della pressione di vapore del solvente puro (legge di Raoult) e quindi è necessaria una maggiore temperatura per far bollire la soluzione. Come mai all'aumentare della pressione la temperatura di fusione dell acqua diminuisce? Bellelli: L'acqua è un composto atipico, nel quale il solido ha minore densità del liquido e infatti il ghiaccio galleggia sull'acqua. Questo comporta che la pressione fa sciogliere il ghiaccio, perché convertendosi in acqua la sostanza occupa un minor volume. Se la pressione è elevata occorre raffreddare di più per far gelare l'acqua, perché occorre espandere il volume del sistema vincendo l'effetto della pressione. Perché le diluizioni seriali rendono più potente un farmaco? Bellelli: La sua affermazione non è vera e quindi la domanda non ha risposta. Le diluizioni seriali diminuiscono l'effetto del farmaco fino ad annullarlo. Lei sta citando l'ipotesi della medicina omeopatica, una teoria medica sviluppata tra la fine del 1700 e l'inizio del 1800, ma successivamente dimostrata falsa. Nel materiale didattico riportato sul sito, a proposito delle diluizioni seriali, si cita questa teoria ma si spiega chiaramente che è falsa e completamente priva di basi scientifiche.       Torna a: Home page del corso; didattica; pagina iniziale.