Bromato di potassio
Feb20

Bromato di potassio

Il bromato di potassio ha formula KBrO3 si presenta come un solido cristallino di colore bianco solubile in acqua. Il bromato è un agente ossidante che ossida il ferro (II), l’arsenico (III) e l’ossalato e può essere utilizzato quale standard primario nelle titolazioni bromatometriche; viene utilizzato, tra l’altro per la determinazione di alcuni composti organici che danno luogo alla bromurazione dell’anello aromatico come, ad esempio, il fenolo. Il bromato di potassio può essere ottenuto facendo reagire idrossido di potassio con bromo secondo la reazione complessiva: 6 KOH + 3 Br2 → KBrO3 + 5 KBr + 3 H2O Inizialmente si forma l’ipobromito di potassio che è instabile e si disproporziona in bromuro e bromato. Il bromato di potassio viene separato dal bromuro di potassio in quanto è molto meno solubile di quest’ultimo a freddo e pertanto precipita e viene separato per filtrazione. Gli agenti riducenti trasformano il bromato in bromuro in ambiente acido secondo la semireazione di ossidazione: BrO3–  + 6 H+ + 6 e– → Br – + 3 H2O In presenza di un eccesso di bromato quest’ultimo reagisce con il bromuro secondo una reazione di comproporzione per dare bromo: BrO3–  +5  Br –+ 6 H+ → 3 Br2 + 3 H2O Il bromato di potassio è stato utilizzato quale additivo nei processi di panificazione industriale perché migliorava la resa della farina in quanto per le sue proprietà ossidanti favorisce la formazione della maglia glutinica. Nelle farine sono infatti presenti in proporzioni diverse due proteine ovvero la gliadina in grado di formare una massa pastosa che conferisce proprietà plastiche al glutine e la gluteina responsabile della consistenza dell’impasto durante la cottura. Quando la farina viene impastata con l’acqua queste proteine formano un reticolo detto glutine o maglia glutinica. Il biossido di carbonio prodotto dal lievito esercita una pressione sulla maglia glutinica con conseguente lievitazione dell’impasto. Il bromato di potassio è stato quindi ritenuto un valido additivo anche per le sue proprietà decoloranti che rendono il pane più bianco. Durante la cottura il bromato di potassio viene ridotto a bromuro secondo la reazione di decomposizione: 2 KBrO3 → 2 KBr + 3 O2 Tuttavia la reazione che dipende dalla temperatura, dal tempo di cottura e dalla quantità di bromato di potassio presente, pur avvenendo con un’alta resa, non avviene in modo quantitativo e pertanto rimane un residuo di bromato di potassio. Il bromato di potassio è tuttavia stato classificato dall’International Agency for Research on Cancer come un possibile cancerogeno per l’uomo. Per la sua capacità ossidante, il bromato agisce infatti sulle basi azotate del DNA modificandone la struttura e, conseguentemente, provocando la possibile insorgenza di neoplasie. Nella gran parte...

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Convertitori catalitici
Feb14

Convertitori catalitici

La reazione chimica più importante che avviene in un motore a combustione interna è la combustione del carburante. Se la combustione fosse completa gli unici prodotti di reazione sarebbero biossido di carbonio e vapore acqueo. Tuttavia, affinché ciò possa avvenire si dovrebbero verificare una serie di fattori: presenza sufficiente di ossigeno, adeguata miscelazione della benzina e dell’aria e tempo sufficiente affinché la miscela reagisca. Nei motori a combustione interna, tuttavia, il tempo disponibile è limitato dal ciclo del motore pertanto si verifica una combustione incompleta del carburante e ciò porta all’emissione del monossido di carbonio e di una vasta gamma di composti organici volatili (VOCs) compresi gli idrocarburi (HC) e di sostanze aromatiche. Vi sono poi altri prodotti del processo di combustione costituiti dagli ossidi di azoto indicati con la sigla NOx che si formano dalla reazione tra l’ossigeno e l’azoto presenti nell’aria ad elevate temperature. I convertitori catalitici sono dei dispositivi che controllano le emissioni di scarico convertendo i gas nocivi in inquinanti meno dannosi per l’uomo e l’ambiente con conseguente diminuzione dell’inquinamento dell’aria. I convertitori catalitici sono in grado di trasformare circa il 98% dei fumi nocivi catalizzando reazioni di ossidoriduzione in cui i reagenti sono costituiti dai prodotti di scarico. Essi sono costituiti da un alloggiamento metallico in cui vi è del materiale ceramico a nido d’ape rivestita da cordierite 2 Mg.2 Al2O3. 5 SiO2 con pareti porose e canali paralleli di circa 60 cm contenente metalli di transizione come platino, palladio e rodio. Per aumentare la superficie di contatto la superficie interna a forma di nido d’ape è rivestita da uno strato irregolare di ossido di alluminio in cui sono contenuti degli ossidi. L’ossido di bario BaO agisce da promotore strutturale impedendo che le particelle del catalizzatore, per effetto della temperatura o con il tempo subiscano un processo di sinterizzazione provocando una riduzione dell’attività catalitica a causa della diminuzione della superficie totale esterna del catalizzatore. L’ossido di germanio GeO2 agisce da promotore chimico aumentando l’attività e la selettività del catalizzatore. Tra i convertitori catalitici più efficaci vi è quello trivalente o ossidante e riducente detto three-way in quanto è in grado di agire sui tre principali inquinanti. Nella prima sezione del convertitore catalitico detta camera riducente vengono ridotti gli NOx in azoto e ossigeno e la reazione è catalizzata dal platino e dal rodio: 2 NO → N2 + O2 2 NO2 → N2 + 2 O2 Nella seconda sezione della camera ossidante vengono ossidati il monossido di carbonio, gli idrocarburi incombusti e i VOCs ad opera del platino e del palladio: 2 CO + O2 → 2 CO2 CnHm + [n+ (m/4)] O2 → n CO2...

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Rubino
Feb12

Rubino

Il rubino è una pietra preziosa di colore rosso della famiglia del corindone costituito da ossido di alluminio estratto principalmente in Birmania e nello Sri Lanka. Il corindone è un minerale allocromatico la cui colorazione dipende dalla presenza di impurezze e, se polverizzato, perde il suo colore diventando una polvere spesso biancastra. Il rubino è una pietra nota fin dall’antichità e viene citata nella Bibbia; gli antichi Indù ritenevano che coloro che offrivano i rubini al dio Krishna ricevessero il dono di rinascere come imperatore. Nel I secolo d.C. Plinio il Vecchio nella sua Naturalis historia descrisse la durezza e la densità dei rubini. Il rubino è stato oggetto di numerose leggende nel corso dei secoli. La gente in India credeva che i rubini permettessero ai loro proprietari di vivere in pace con i loro nemici mentre in Birmania i guerrieri possedevano rubini che li rendevano invincibili in battaglia. Il rubino è stato da sempre apprezzato anche nel mondo occidentale divenendo una delle gemme più ambite dei reali europei e delle classi superiori.  Il colore del rubino varia dal rosso brillante al marrone rossiccio scuro a seconda del tipo di impurezze in esso contenute. Il rubino più apprezzato è il rubino birmano noto per il suo colore “sangue di piccione” la cui colorazione è dovuta alla presenza di ossido di cromo (III). In realtà il rubino e lo zaffiro hanno la stessa struttura e composizione ma differiscono tra loro per la presenza di metalli di transizione diversi. Mentre la formula della zaffiro è MxAl2-xO3 essendo M un metallo di transizione ovvero vanadio, cromo, titanio e ferro, la formula del rubino è CrxAl2-xO3 con x~0.05 del tutto simile a quella dello zaffiro rosa da cui differisce per la maggiore quantità di cromo (III) in esso presente. Il rubino che ha un grado di durezza pari a 9 nella Scala di Mohs, insieme allo smeraldo e allo zaffiro costituisce la triade delle pietre di colore di maggior pregio, ma nell’antichità, in assenza di tecniche analitiche atte alla sua caratterizzazione veniva confuso con lo spinello. Quest’ultimo ha formula MgAl2O4 e un grado di durezza pari a 8 nella Scala di Mohs appare molto simile al rubino al punto da essere incastonato, confuso con un rubino, sulla fronte della corona imperiale britannica. Il rubino è stata la prima pietra preziosa ad essere sintetizzata in laboratorio: il chimico francese Auguste Victor Louis Verneuil, sviluppando le ricerche di altri chimici fu il primo a brevettare il metodo di ottenimento del rubino nel 1902. Il metodo detto “di fusione alla fiamma” o metodo Verneuil consiste nel trattare l’ossido di alluminio con l’ossido di cromo (III) finemente polverizzati ad elevate...

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Bromo
Feb11

Bromo

Il bromo è un elemento appartenente al Gruppo 17 e al 4° Periodo avente configurazione elettronica [Ar] 3d10, 4s2, 4p5 che presenta numeri di ossidazione +7, +5, +4, +3, +1 e -1. Il bromo fu scoperto da due scienziati indipendentemente l’uno dall’altro. Nell’autunno del 1825 Karl Jacob Löwig studente del Laboratorio di Medicina e Chimica del Prof. L. Gemlin, all’Università di Heidelberg ottenne un liquido rossastro dall’odore sgradevole dopo aver trattato un’acqua sorgiva con cloro gassoso e averla dibattuta con etere etilico che, a seguito dell’evaporazione, dava luogo a questo liquido che solo più tardi fu denominato bromo dal greco βρῶμος che significa fetore. La pubblicazione dei risultati fu ritardata e nel 1926 il chimico francese Antoine Balard che lavorava in una scuola di farmacia a Montpellier, isolò una sostanza con le stesse proprietà del liquido ottenuto da Löwig lavorando sulla cenere delle alghe delle saline di Montpellier. I risultati furono presentati in una conferenza dell’Académie des Sciences e pubblicati sugli Annales de Chimie et Physique e pertanto la scoperta del bromo viene attribuita a Antoine Balard Attualmente il bromo viene ottenuto dall’acqua di mare dove è contenuto come bromuro trattando l’acqua con cloro. Il cloro è un miglior ossidante del bromo in quanto il potenziale standard della semireazione di riduzione Cl2 + 2 e- → 2 Cl- vale + 1.36 V mentre il potenziale standard della semireazione di riduzione Br2 + 2 e- → 2 Br- vale + 1.07 V e pertanto ossida il bromuro a bromo secondo la reazione: 2 Br- + Cl2 → Br2 + 2 Cl- Il bromo così ottenuto viene allontanato dal vapore d’aria e fatto passare attraverso una soluzione di carbonato di sodio dove avviene la reazione di disproporzione con ottenimento di bromato e bromuro: 3 Br2 + 3 Na2CO3 → 5 NaBr + NaBrO3 + 3 CO2 La soluzione di bromato e bromuro viene acidificata con acido solforico con ottenimento di HBr e HBrO3: 5 NaBr + NaBrO3 + 3 H2SO4 → 5 HBr + HBrO3 + 3 Na2SO4 HBr e HBrO3 reagiscono tra loro in una reazione di comproporzione per dare bromo: 5 HBr + HBrO3 → 3 Br2 + 3 H2O In laboratorio il bromo può essere ottenuto per ossidazione del bromuro con perossido di idrogeno in ambiente acido secondo la reazione: 2 KBr + H2O2 + 2 HCl → Br2 + 2 H2O + 2 KCl Il bromo è l’unico non metallo che si presenta liquido a temperatura ambiente e presenta caratteristiche simili a quelle degli alogeni che lo precedono e lo seguono nel gruppo. Il bromo è un ossidante e reagisce con l’acqua secondo una reazione di disproporzione...

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Legame σ e π a confronto
Feb01

Legame σ e π a confronto

Secondo la teoria dell’orbitale molecolare si ha la formazione di un orbitale molecolare dalla combinazione lineare tra gli orbitali atomici appartenenti agli atomi che si legano tramite gli elettroni del loro strato più esterno. La formazione di un orbitale molecolare, che porta all’abbassamento dell’energia potenziale del sistema, è data dalla sovrapposizione degli orbitali atomici in cui si trovano due elettroni a spin opposti che vengono così condivisi tra i due atomi. La sovrapposizione degli orbitali atomici può avvenire in modi diversi e, conseguentemente, si hanno diversi tipi di legame. Il legame di tipo σ si verifica quando la sovrapposizione dei due orbitali atomici avviene lungo la congiungente dei due nuclei con simmetria di tipo cilindrico. Ad esempio dalla sovrapposizione dei due orbitali atomici 1s dell’atomo di idrogeno si ottiene l’orbitale molecolare σ Il legame σ può avvenire, oltre che per sovrapposizione di due orbitali s, anche da altri tipi di sovrapposizione come: s-px come ad esempio nella molecola HCl spn-spn ovvero tra due orbitali ibridi sp3 come nel caso del legame tra i due atomi di carbonio presenti nell’etano, tra due orbitali ibridi sp2 come nel caso dell’etene o di due orbitali ibridi sp come nell’etino spn-s ovvero tra un orbitale ibrido e un orbitale s come nel caso del metano tra due orbitali p come nel caso di Cl2 Il legame π si forma per sovrapposizione laterale di due orbitali atomici di opportuna simmetria e avviene perpendicolarmente all’asse che unisce i due nuclei, ovvero sopra e sotto i medesimi. Il legame π può avvenire per sovrapposizione laterale di due orbitali p. Vengono riassunti, in tabella, le principali differenza tra il legame σ e il legame π Legame σ Legame π La sovrapposizione dei due orbitali atomici avviene lungo la congiungente dei due nuclei La sovrapposizione dei due orbitali atomici avviene perpendicolarmente all’asse che unisce i due nuclei Gli elettroni sono distribuiti nello spazio lungo l’asse che congiunge i due nuclei Gli elettroni sono distribuiti al di sopra e al di sotto l’asse che congiunge i due nuclei Vi è libertà di rotazione intorno al legame Non vi è libertà di rotazione intorno al legame Tra due atomi vi può essere un solo legame σ Tra due atomi può essere presente più di un legame π Il legame σ è il primo a formarsi e ha bassa energia Il legame π si forma dopo che si è formato un legame σ e ha maggiore energia...

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Equilibrio di ripartizione tra fasi. Esercizi
Gen28

Equilibrio di ripartizione tra fasi. Esercizi

Si supponga che due liquidi immiscibili, uno dei quali contiene un soluto solubile in entrambi i liquidi, entrino in contatto tra loro. Si potrebbe ritenere che parte del soluto migri da una parte all’altra fino a quando non sia equamente distribuito in entrambe le fasi. Tuttavia, se è presente, come di norma accade, una differenza di solubilità del soluto tra i due liquidi, il soluto migrerà nella fase in cui è più solubile fino al raggiungimento di uno stato di equilibrio. ùDette a e b le due fasi questo equilibrio è regolato da una costante Ka,b data dal rapporto tra la solubilità S del soluto nel liquido a e nel liquido b: Ka,b = [S]a/[S]b essendo Ka,b il coefficiente di ripartizione, detto anche coefficiente di distribuzione. Tale fenomeno assume una particolare importanza in molti campi come quello farmaceutico e quello ambientale. Poiché i due liquidi sono immiscibili, infatti, si può ritenere che uno abbia carattere idrofilo e l’altro carattere idrofobo e si può quindi studiare come e dove si distribuisce elettivamente un farmaco con conseguenti implicazioni farmacodinamiche. Analogamente si può studiare il diverso coefficiente di ripartizione di una sostanza inquinante come, ad esempio, il residuo di pesticidi, abitualmente liposolubili, possano essere assorbiti da organismi quali i pesci piuttosto che dalle acque marine dando luogo al fenomeno della biomagnificazione, processo in cui si verifica l’accumulo di sostanza dannose negli esseri viventi. Il coefficiente di ripartizione viene utilizzato nelle tecniche cromatografiche e costituisce un mezzo per poter prevedere i tempi di ritenzione sulla base dell’affinità degli analiti con la fase stazionaria e la fase mobile. Le tecniche estrattive sfruttano il coefficiente di ripartizione di una specie in due solventi diversi per separarla da altre sostanze. In laboratorio si può usare un imbuto separatore. L’efficienza di un’estrazione dipende dal coefficiente di ripartizione e dai volumi delle due fasi liquide. La percentuale di sostanza estratta E è data da: E = 100K/[K+ (Vaq/Vorg)] Essendo Vaq il volume della fase acquosa e Vorg il volume della fase organica. Per i soluti in cui K è piccolo una serie estrazioni multiple aumentano l’efficienza della separazione. Esercizi Il coefficiente di ripartizione dello iodio tra acqua e solfuro di carbonio vale 650. Calcolare la concentrazione dello iodio in acqua dopo che 50.0 mL di una soluzione acquosa di iodio 0.10 M viene mescolata a 10.0 mL di solfuro di carbonio. Le moli di iodio presenti nella soluzione acquosa sono 0.0500 L ∙ 0.10 M = 0.00500 Dopo che lo iodio si è ripartito tra le due fasi il numero di moli di iodio rimarrà ovviamente immutato. Lette m1 le moli  di iodio presenti in acqua e dette...

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