Temperature di ebollizione di composti organici
Feb28

Temperature di ebollizione di composti organici

Le temperature di ebollizione dei composti organici forniscono informazioni relative alle loro proprietà fisiche e alle caratteristiche della loro struttura e costituiscono una delle grandezze che consentono di identificare e caratterizzare un composto. Un liquido bolle quando la sua tensione di vapore che dipende dall’energia cinetica delle molecole uguaglia la pressione atmosferica. L’energia cinetica dipende dalla temperatura, dalla massa e dalla velocità delle molecole: all’aumentare della temperatura aumenta la velocità delle molecole e quando la temperatura raggiunge la temperatura di ebollizione l’energia cinetica è tale da vincere le forze di attrazione tra le particelle liquide in modo che le molecole che si trovano in superficie possano allontanarsi e trasformarsi in vapore. La temperatura di ebollizione è quindi un indicatore della volatilità di un composto: quanto maggiore è la temperatura di ebollizione tanto meno è volatile il composto. Conoscendo il composto si può prevedere la temperatura di ebollizione che dipende, tuttavia, da numerosi fattori. Intensità delle forze intramolecolari e intermolecolari che dipendono dai gruppi funzionali presenti nella molecola. I legami più forti sono quelli ionici seguiti da legame a idrogeno, interazione dipolo-dipolo, forze di van der Waals Consideriamo, ad esempio, questi quattro composti organici contenenti quattro atomi di carbonio: n-butano CH3CH2CH2CH3 Esso non presenta gruppi funzionali è l’unico tipo di legame presente tra le molecole è costituito dalle forze di van der Waals. Pertanto il n-butano ha una temperatura di ebollizione che va da -1 a +1°C etere dietilico CH3CH2OCH2CH3 A causa della polarità del legame C-O sono presenti interazioni dipolo-dipolo e quindi la temperatura di ebollizione è di 35°C 1-butanolo CH3CH2CH2CH2OH Questo composto, isomero dell’etere dietilico, e quindi con lo stesso peso molecolare presenta una temperatura di ebollizione di 117°C particolarmente elevata se paragonata a quella dell’etere dietilico. Il motivo risiede nella presenza del gruppo funzionale degli alcoli –OH che determina la formazione di legami a ponte di idrogeno Butossido di sodio CH3CH2CH2CH2Ona Questo composto in cui è presente un legame ionico tra l’ossigeno e il sodio è quello che ha la temperatura di ebollizione maggiore che è infatti maggiore di 260°C Si può quindi prevedere tra composti che hanno pesi molecolari non troppo diversi il trend delle temperature di ebollizione quindi la N,N-dimetil,etilammina (CH3)2NCH2CH3 in cui sono presenti legami dipolo-dipolo ha una temperatura di ebollizione inferiore ad un suo isomero ovvero la n-butilammina CH3CH2CH2CH2NH2 in cui è presente un legame a idrogeno. Il propionato di metile CH3CH2COOCH3 in cui sono presenti legami dipolo-dipolo ha una temperatura di ebollizione inferiore all’acido butanoico CH3CH2CH2COOH che è un suo isomero in quanto quest’ultimo forma legami a ponte di idrogeno. Lunghezza della catena Molecole aventi lo stesso gruppo funzionale hanno temperature di...

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Purezza ottica e eccesso enantiomerico
Feb27

Purezza ottica e eccesso enantiomerico

Le molecole che presentano un centro chirale sono dette otticamente attive in quanto hanno la capacità di ruotare il piano della luce polarizzata e sono dotate di potere ottico rotatorio determinabile con un polarimetro. Una coppia di molecole che sono immagini speculari l’una dell’altra e non sovrapponibili sono dette enantiomeri e presentano un potere rotatorio che è uguale in valore assoluto ma di segno opposto per ognuno dei due enantiomeri. Una miscela 50:50 di due enantiomeri non ruota quindi il piano della luce polarizzata in quanto gli effetti dei due enantiomeri si annullano a vicenda. Una miscela di questo tipo, detta racemo, ha una rotazione specifica pari a zero. Ad esempio l’(S)-2-bromobutano ha una rotazione specifica di +23.1° quindi l’ (R)-2-bromobutano ha una rotazione specifica di -23.1°. Una miscela 50:50 ha una rotazione specifica pari a zero. Se la rotazione specifica di una miscela costituita dai due enantiomeri ha una rotazione specifica maggiore di zero ma minore di 23.1° allora essa contiene una quantità di (S)-2-bromobutano maggiore rispetto all’enantiomero R. Dalla rotazione specifica di una miscela di due enantiomeri si può calcolare la purezza ottica definita come: purezza ottica = rotazione specifica osservata/ rotazione specifica dell’enantiomero  (1) Ad esempio se la miscela ha una rotazione specifica di + 9.2° la purezza ottica è data da: purezza ottica = + 9.2°/ + 23.1° = 0.40 purezza ottica % = rotazione specifica osservata ∙ 100/ rotazione specifica dell’enantiomero = 40% Ciò implica che la miscela contiene il 40% di un enantiomero in eccesso mentre il 60% è costituito da una miscela racemica. La miscela, che ha una rotazione specifica positiva di + 9.2°, contiene un eccesso di (S)-2-bromobutano pari al 40%. Il rimanente 60% contiene entrambi gli enantiomeri nella stessa quantità ovvero il 30% di (S)-2-bromobutano e il 30% di (R)-2-bromobutano. In definitiva nella miscela è quindi contenuto (S)-2-bromobutano in ragione del 40 + 30 = 70% mentre il 30% è costituito da (R)-2-bromobutano. Un metodo alternativo per descrivere la composizione di una miscela di enantiomeri è dato dall’eccesso enantiomerico definito come la differenza, in valore assoluto, tra le moli di ogni enantiomero presente rispetto al numero totale di moli; a volte le concentrazioni delle specie sostituiscono, nell’espressione le moli. L’eccesso enantiomerico e.e. viene spesso espresso in termini percentuali: e.e. = | [R] – [S] |∙ 100/ [R] + [S]  (2) Il valore numerico della purezza ottica è uguale a quello dell’eccesso enantiomerico. Esercizi La rotazione specifica di un composto X è + 15.2°. Una miscela del composto X e del suo enantiomero ha una rotazione di – 5.1°. Calcolare la composizione % della miscela L’enantiomero X(+) ha una rotazione specifica di...

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Alogenuri alchilici da alcoli
Feb25

Alogenuri alchilici da alcoli

Gli alcoli possono essere trasformati in alogenuri alchilici per reazione con acidi alogenidrici secondo la reazione generale: R-OH + HX → R-X + H2O La reazione può avvenire mediante meccanismo SN1 o SN2 a seconda del tipo di alcol. Poiché il gruppo –OH è un cattivo gruppo uscente la reazione deve avvenire in ambiente acido con conseguente protonazione del gruppo –OH che diventa –OH2+ che è un buon gruppo uscente. Pertanto l’ordine di reattività degli acidi è HI > HBr > HCl > HF in quanto HI è l’acido più forte mentre HF è quello più debole. Gli alcoli terziari reagiscono con meccanismo SN1 in quanto si forma, quale intermedio di reazione, un carbocatione terziario. Nel primo stadio della reazione, stadio veloce,  avviene la protonazione dell’ossigeno. Nel secondo stadio che è quello che determina la velocità della reazione, ovvero lo stadio lento, si rompe il legame C-O con fuoriuscita di acqua e formazione del carbocatione. Nel terzo stadio avviene l’attacco nucleofilo dell’alogenuro al carbocatione con formazione dell’alogenuro alchilico. La formazione del carbocatione implica eventuali riarrangiamenti dovuti allo shift 1,2 dello ione idruro per dare il carbocatione più stabile. Gli alcoli primari invece, dopo la protonazione, reagiscono con meccanismo SN2 secondo il meccanismo indicato in figura I due meccanismi possono portare a prodotti di reazione diversi nel senso che con un meccanismo SN2 può aver luogo un’inversione di configurazione quando il carbonio legato al gruppo uscente è asimmetrico infatti poiché il gruppo entrante entra in posizione opposta a quella del gruppo uscente il prodotto di reazione presenterà una configurazione dell’atomo di carbonio inversa rispetto a quella di partenza. Nel caso di reazioni con meccanismo di tipo SN2 lo stato di transizione è costituito dal carbocatione che ha una struttura planare e il sostituente può entrare in una delle posizioni possibili sopra o sotto il piano: se non esistono impedimenti sterici la probabilità delle due posizioni è la stessa e si ha come prodotto finale un racemo La reazione di alcoli secondari con HX porta ad una miscela di prodotti provenienti da un meccanismo SN1 e SN2 e quindi ai fini pratici non è generalmente un processo...

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Popcorn
Feb24

Popcorn

Il popcorn è uno snack è ottenuto facendo scoppiare i chicchi di mais tramite riscaldamento che viene consumato tipicamente nei cinema durante la proiezione di un film. I chicchi di mais contengono una certa quantità di acqua pari a circa il 14%; quando vengono riscaldati l’acqua raggiunge la sua temperatura di ebollizione e il vapore formato provoca un aumento graduale di pressione secondo quanto è noto dalle leggi dei gas: infatti a volume costante la pressione è direttamente proporzionale alla temperatura. Quando la pressione all’interno del chicco diventa molto alta il pericarpo che costituisce il guscio esterno del chicco si rompe con una piccola esplosione liberando all’esterno l’amido bianco che, salato ed eventualmente unto con un poco di burro fuso, viene gustato da adulti e bambini. I popcorn sono mangiati caldi sono caratterizzati da un aroma particolare e piacevole al punto che viene utilizzato come aroma per le sigarette elettroniche. Questo aroma è dovuto alla presenza di molte specie tra cui composti aldeidici, derivati della pirazina e della piridina ed in particolare: 2-acetil-1-pirrolina composto presente nel riso basmati, nel pane bianco e in una grande varietà di cereali e prodotti alimentari che si forma con la reazione di Maillard (E,E)-2,4-decadienale, aldeide insatura, presente nel burro, nella carne cotta, patatine fritte dal tipico odore di grasso 2-furfuriltiolo dal forte odore di caffè tostato e dal sapore amaro Possono inoltre essere aggiunti altri agenti aromatizzanti come il 2,3-butandione noto come diacetile, dichetone vicinale o il 2,3-pentandione che conferiscono un gusto burroso e ne intensificano il gusto. Su queste due sostanze ed in particolare sul diacetile presente in alcuni prodotti come margarina, alcune caramelle, vari prodotti da forno, birra e vino chardonnay è ancora aperto un dibattito in quanto parrebbe che possa dare problemi polmonari e sia addirittura collegabile al morbo di Alzheimer. I popcorn contengono carboidrati, fibre, grassi, proteine, vitamina B1, vitamina B2 e...

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Perossido di benzoile
Feb23

Perossido di benzoile

Il perossido di benzoile è un perossido organico avente formula C14H10O4 e struttura: E’ un solido cristallino dal tipico odore di benzaldeide costituito da due gruppi benzoilici legati tra loro da un legame perossidico poco solubile in acqua e in alcol e solubile in cloroformio e etere etilico. E’ una sostanza largamente utilizzata quale iniziatore radicalico in quanto, sottoposto a riscaldamento a circa 65°C, dà luogo a una scissione omolitica del legame perossidico con formazione di due radicali. che perdendo CO2 danno luogo alla formazione di due radicali fenilici. La formazione di radicali costituisce la fase di iniziazione di molte reazioni di tipo radicalico. Viene quindi usato come iniziatore nei processi di polimerizzazione e copolimerizzazione di stirene, resine viniliche e resine acriliche. Il perossido di benzoile viene sintetizzato a partire dal cloruro di benzoile in presenza di un perossido come il perossido di sodio o il perossido di idrogeno. Il perossido di benzoile è utilizzato anche come agente sbiancante dei denti, come decolorante per i capelli e per l’imbianchimento delle farine. Tuttavia l’uso più diffuso del perossido di benzoile è nel trattamento dell’acne; esso infatti è dotato di proprietà antimicrobiche verso numerosi batteri, specialmente il Propionibacterium acnes. Questo batterio, che vive nei follicoli pilo-sebacei e sulla cute di tutti gli esseri umani nei pazienti acneici induce processi infiammatori che portano alla formazione di seborrea, comedoni, papule e pustole. L’acne è sempre stata curata con terapia antibiotica con effetti indesiderati e possibilità, da parte dei batteri, di diventare resistenti ad essi. Si è quindi diffuso l’uso del perossido di benzoile in combinazione con altri farmaci per la cura dell’acne....

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