Appunti di "Microbiologia Organica e Biochimica"

-FONDAMENTI DI CHIMICA GENERALE-

1. Stechiometria

a) La legge di Avogadro afferma che gas diversi, nelle medesime quantità di sostanza, alle stesse condizioni di T e P, occupano volumi uguali.

Infatti: PV= nRT

b) Per esprimere correttamente il volume di un gas, si indica in normal-m³ se ci si riferisce a P=1 atm e T=0°C oppure in standard-m³ se ci si riferisce a P=1 atm e T=25°C.

c) La legge di Dalton per le miscele gassose afferma che la pressione parziale p_i delle componente i-esima (cioè, le p_i che questo componente eserciterebbe se occupasse da solo l’intero V) è proporzionale alle sua frazione molare X_i.

P_i = P_tot X_i

d) La legge di Henry afferma che la concentrazione di un gas disciolto in un liquido alle condizioni di equilibrio è proporzionale alla pressione che il gas esercita nel liquido.

C_S = H * P_l

Oss:) Le costanti H di Henry variano con le condizioni di P e T: all’aumentare di T, esse diminuiscono; col diminuire di P, esse diminuiscono.

2. Concentrazione

• I vari modi per esprimere la concentrazione di una soluzione (cioè di una miscela di un’unica fase, di più componenti chimici) sono: (i) percentuale in peso, (ii) percentuale in volume, (iii) composizione (mg_soluto/l_soluz.), (iv) P.P.M., (v) P.P.B., (vi) frazione molare.

(vii) molarità M, (viii) molalità M, (ix) normalità N.

d) La legge di Raoult afferma che in un sistema costituito da una soluzione in liquido, la tensione di vapore di una singola componente i però è il prodotto della sua frazione molare e la tensione del componente puro.

P_i= X_i P^*

e) Le molalità M è il rapporto tra le moli di soluto e la massa di solvente(in kg).

M=

Una reazione A + B

⇌

C + dD ha raggiunto l'equilibrio quando la velocità di formazione dei prodotti è uguale a quella con cui i prodotti si ricombinano in reagenti. La costante di equilibrio k = [C]ᶜ[D]ᵈ [B]ᵇ[A]ᵃ, dipende della tª e del mezzo.

Un acido può essere definito come una sostanza che in soluzione rilascia ioni H⁺, una base invece una sostanza che li assume. Per ogni acido esiste una base a cui corrisponde.

L'acqua si ionizza in quantità piccolissime: 2H₂O → H₃O⁺ + OH⁻, una reazione spostata a sx, per cui si considera il prodotto ionico dell'acqua: K_w=[H₃O⁺][OH⁻], che a 25°C vale 10^-14 e aumenta col la T.

Per un acido si considera la costante di dissociazione acida (HA + H₂O → A⁻ + H₃O⁺) K_a=[A⁻][H₃O⁺] [HA], mentre per una base è B + H₂O → BH⁺ + OH⁻ quella basica K_b=[BH⁺][OH⁻] [B].

Il pH è il cologaritmo della concentrazione di ioni H₃O⁺: [H⁺]= -log [H₃O⁺], mentre pOH degli ioni ossidrilio: OH⁻.

Infatti pH + pOH = 14 → infatti -log [H₃O⁺] - log [OH⁻] = -log ([H₃O⁺][OH⁻])=log K_w = log 10^-14 = 14.

Una soluzione acida ha pH < 7, neutra pH = 7 e basica pH > 7.

In soluzione di più componenti sia come acido che come base acida , una soluzione tampone.

Os) di monte contenente e CO2 assorbito diventa CO₂ + H₂O - H₂CO₃, poi H₂CO₃ + H₂O ⇌ H₃O⁺ + HCO₃⁻ + H₂O - CO₃⁻² + H₃O⁺, aumentando il consumo di CO₂, cioè diminuiscono le concentrazioni

degli acidi e aumenta il pH, cioè ottiene uno spostamento dell'equilibrio NH₄⁺ + OH⁻ ⇌ NH₃ + H₂O verso dx, ma [NH₄] diminuisce e [NH₃] aumenta e ce per la fermentazione lattica.

Si dice che un acido resp., una base è forte se le sue costanti di diche di dissociazione acidg e [biorca?] è elevato;

si dice che è di forve trascurabile se è K_e.[K_a] è infeior.

a K_w 10^-14.

Per ogni solido posto in soluzione, le solubilità e le con

centrazioni di soluto che si discipolla alle reazioni, ricordare sempre H₂O.

p.) Ad esempio [ AgCl]₂, ≤ Ag [2Cl₂ ≤AgCl, quando K_PS=[Ag⁺][Cl⁻], è la costante chimica di le prodotto di solubilità.

Os.) In soluzioni sature si può assumere (appostamente su K_PS blosso) che le soluzioni

è complete, ad es.: CaF₂ = Ca=2+ ⟹ 2F⁻ solito [Ca²⁺]=only [Ca²⁺]= p₀, ([F⁻²]=[₂F²]=2p), quindi K_PS= [Ca²⁺] p⁰ = [F⁻]² 2q = 4Ag².

In solutions instaturi che [A²][C²] ≤ K_PS e indis concentration [A⁺][C⁻] = K_PS, quindi può verificarsi le formazione di ins> miscele cristballina

Se le invece somponis disolti in solucioni, esse possono combiner oppure po generare in

combin tions sompon di non ioniti nni > acciazioni < secondo in com. tratto di stabblità.

Composti idrocarburi

I) Gli idrocarburi: Sono composti contenenti solo C e H. Si dividono in saturi (o paraffinici o alifatici) e insaturi.

Gli idrocarburi naturali formano una serie di composti di CH₄ (metano), C₂H₆ (etano), C₃H₈ (propano), C₄H₁₀ (butano) ecc., di formula C_nH_2n+2. A T ambiente i primi 5 sono gassosi, dal 6^o all’11^o sono liquidi, dal 12^o in poi sono solidi.

- Il CH₄ è un componente del gas naturale; il metano è un combustibile. Può dar luogo al fenomeno “grisou” se si trova in aria in percentuale tra il 5 e 15%, condizioni in cui possono avvenire reazioni esplosive. Esso è prodotto dalle degradazioni anaerobiche. Ha un forte impatto sull'effetto serra ed è pericoloso per le piante perché può contaminare le radici delle piante, come biogas, penetrando all'interno.

2) Gli alcani danno luogo a radicali R, prendono un legame e H: metile (CH₃–), etile (C₂H₅–), propile (C₃H₇–), due possono essere iso-propile o normal-propile, butile (C₄H₉–) ecc.

Le reazioni che riguardano gli idrocarburi saturi sono:

1. la combustione (produzione di CO₂ e H₂O);
2. ossidazione biologica (fino a CO₂ e H₂O, in condizioni aerobiche);
3. ossidazione biologica anaerobica (fino a CH₄, CO₂,…)
4. la pirolisi (o cracking) in cui gli idrocarburi vengono spezzettati in molecole più piccole, da ridurre successivamente (il metano ottenuto è più pregno della combustione ma diattre);
5. l'alogenazione, cioè la sostituzione di un H con un alogeno (Cl, Fl, Br).

- es. nomenclature IUPAC:

1. 2-metil, 3-cloro, 4-etil-esano ↔ CH₃–CH–CH–CH₂–CH₂–CH₃ CH₃    CH        C₂H₅       Cl        
2. C₅H₁₁-CH₂-CH₂-CH₂-CH-CH CH