Chimica e biochimica

DNA.SOLUBILITÀ

La massima quantità di un soluto, che in determinate condizioni di temperatura e pressione, si scioglie in una data quantità di solvente, formando in tal modo con esso un'unica fase.

N.B.: Il solvente è il componente maggioritario.

Una soluzione si dice satura quando ha raggiunto la massima concentrazione di soluto che può contenere alle condizioni di equilibrio. Aggiungendo ulteriore soluto ad una soluzione satura, tale soluzione diventerà sovrassatura, per cui il soluto tenderà a separarsi dalla soluzione costituendo una fase separata.

Una soluzione è insatura quando il solvente è ancora in grado di sciogliere il soluto.

La solubilità viene espressa come grammi di soluto disciolti in 100 grammi di solvente a una data temperatura.

I soluti possono essere: ionici (composti chimici formati da ioni aventi una carica complessivamente nulla), di tipo polare e di tipo non polare.

I solventi possono essere di tipo polare o non polare.

I soluti ionici sono solubili in solventi polari. I soluti polari sono solubili in solventi polari. I soluti non polari (o leggermente polari) sono solubili in solventi non polari (o leggermente polari). Nel caso di composti ionici, il meccanismo della dissoluzione è il seguente: le molecole polari del solvente circondano i cristalli del sale, e possono anche diffondere all'interno del reticolo cristallino; in questa maniera sono indebolite le forze di attrazione tra gli ioni di carica opposta che costituiscono il cristallo, i quali quindi si trasferiranno nel solvente sotto forma di ioni solvatati.

Nel caso di soluti polari, il fenomeno della dissoluzione avviene per attrazione reciproca tra le cariche opposte dei dipoli delle molecole di soluto e solvente. Le soluzioni contenenti elettroliti sono in grado di condurre la corrente elettrica.

Nel caso di soluti apolari entrano in gioco forze di minore entità rispetto a quelle finora considerate. Questo genere

di tutti gli atomi presenti in una molecola. Le soluzioni possono essere classificate in base alla concentrazione dei soluti. La molarità è una misura della concentrazione e indica il numero di moli di soluto contenute in un litro di soluzione. Si calcola dividendo il numero di moli del soluto per il volume della soluzione in litri. Un'altra unità di misura comune per la concentrazione è la percentuale in massa. Questa indica la quantità di soluto presente in 100 grammi di soluzione. Si calcola dividendo la massa del soluto per la massa totale della soluzione e moltiplicando per 100. È importante notare che una mole di una sostanza corrisponde alla quantità di sostanza che contiene 6,02 x 10^23 entità fondamentali di quella sostanza. La massa di una mole di una sostanza dipende dalla massa atomica o molecolare della sostanza espressa in grammi per mole. In conclusione, la solubilità di un soluto dipende dalla sua polarità e dalle interazioni con il solvente. I soluti polari sono solubili in solventi polari, mentre i soluti apolari sono solubili in solventi apolari. La concentrazione delle soluzioni può essere espressa in molarità o percentuale in massa.

Di tutti gli atomi che compongono la molecola

COMPOSIZIONE PERCENTUALE:

Rapporto percentuale fra quantità di soluto e quantità di soluzione

solido-liquido: % peso/volume → Numero di grammi di soluto contenuti in 100 millilitri di soluzione

solido-solido: % peso/peso → Numero di grammi di soluto contenuti in 100 g di soluzione

liquido-liquido: % volume/volume → ml di soluto in 100 ml di soluzione

PROPRIETÀ COLLIGATIVE:

Una proprietà delle soluzioni che non dipende dalla natura chimica del soluto (a differenza del pH e della densità), ma solo dalla sua concentrazione (numero di particelle, molecole o ioni, per unità di volume).

Quando si aggiunge un soluto a un solvente, le proprietà fisiche della soluzione che si forma sono diverse da quelle del solvente puro. Le proprietà colligative sono:

abbassamento della tensione di vapore

innalzamento ebullioscopico (innalzamento punto di ebollizione)

abbassamento crioscopico

(abbassamento punto di congelamento)● pressione osmotica●

Le proprietà colligative derivano termodinamicamente dalla diminuzione del potenzialechimico del solvente dovuta alla presenza del soluto.

Separando due soluzioni a diversa concentrazione (o una soluzione e il suo solvente) con unamembrana semipermeabile, cioè permeabile solo al solvente e non al soluto, si verifica ilfenomeno dell'osmosi che consiste nel movimento netto del solvente attraverso lamembrana dalla soluzione più diluita a quella più concentrata (o dal solvente puro verso lasoluzione), fino al raggiungimento di una situazione di equilibrio. Il risultato di ciò èl'innalzamento del livello della soluzione più concentrata rispetto a quella più diluita. Lapressione che occorre applicare sulla soluzione più concentrata per riportarla al livello diquella più diluita è detta pressione osmotica.

Confrontando la pressione osmotica di due

soluzioni queste ultime si possono definire:

• isotoniche quando hanno stessa pressione osmotica
• ipertonica quella a concentrazione maggiore
• ipotonica quella a concentrazione minore

Le membrane biologiche sono semipermeabili perché lasciano passare i solventi ma non i soluti e quindi i vari compartimenti della cellula devono mantenere un certo equilibrio al loro interno, cioè devono essere isotonici (es. una soluzione di NaCl 0,9% (0.9 gr su 100 ml) è isotonica rispetto al plasma sanguigno). I globuli rossi sono particolarmente sensibili alla variazione della pressione osmotica del plasma, perché la loro membrana è facilmente modificabile. Se vengono inseriti in una soluzione isotonica al plasma non gli succede nulla ➔ se vengono inseriti in una soluzione ipertonica rispetto al plasma i globuli rossi tendono a perdere acqua ➔ se vengono inseriti in una soluzione ipotonica rispetto al plasma (es. acqua distillata) l'acqua tende ad entrare nei globuli rossi.

globuli rossi che successivamente scoppiano

REAZIONI CHIMICHE: è una trasformazione della materia che avviene senza variazioni misurabili di massa, in cui una o più specie chimiche (dette "reagenti") modificano la loro struttura e composizione originaria per generare altre specie chimiche (dette "prodotti"). Ciò avviene attraverso la formazione o la rottura dei legami chimici intramolecolari.

Una reazione chimica viene formalmente rappresentata da un' EQUAZIONE CHIMICA: A + B → C + D

Numericamente, gli atomi di ciascun elemento presenti nei reagenti devono essere presenti anche nei prodotti. Tutte le reazioni chimiche obbediscono alla legge di Lavoisier (legge della conservazione della materia): Nulla si crea e nulla si distrugge. Si devono pertanto introdurre nell'equazione chimica dei numeri che moltiplicano intere formule chimiche al fine di avere un ugual numero di atomi dello stesso elemento sia tra i reagenti che tra i prodotti. Questi

i suoi n. di ossidazione diminuiscono quindi si riduceriduce il suo numero di ossidazione quindi si riduce. In una reazione redox c'è sempre una molecola che si riduce (ossidante) ed una molecola che si ossida (riducente). NUMERO DI OSSIDAZIONE: è definito come la differenza tra il numero di elettroni di valenza dell'atomo considerato e il numero di elettroni che ad esso rimangono dopo aver assegnato tutti gli elettroni di legame all'atomo più elettronegativo di ogni coppia. REGOLE PER LA DETERMINAZIONE DEL NUMERO DI OSSIDAZIONE DI UN ELEMENTO IN UN COMPOSTO: - Il numero di ossidazione di qualunque sostanza allo stato elementare è pari a zero. Es. H, O, F, N, Cl = 0. - La somma dei numeri di ossidazione (positivi e negativi) degli elementi presenti in una molecola neutra deve essere uguale a zero; negli ioni poliatomici, la somma dei numeri di ossidazione deve essere pari alla carica dello ione. - H ha sempre numero di ossidazione +1, tranne quando è legato ad un elemento meno elettronegativo.come negli idruri ionici, dove ha numero di ossidazione -1 IDRURI IONICI: H legato a un metallo alcalino o alcalino terroso

• O ha sempre numero di ossidazione -2, tranne nei perossidi (N.O. -1) e nei composti con il fluoro (N.O. +2)

PEROSSIDI: legame O-O

• F essendo l'elemento più elettronegativo, ha sempre numero di ossidazione -1
• Il cloro, il bromo e lo iodio hanno numero di ossidazione -1, tranne che nei composti in cui sono legati al F o all'O, nei quali assumono numeri di ossidazione positivi +1, +3, +5, +7
• I metalli alcalini e alcalino-terrosi hanno sempre numero di ossidazione rispettivamente +1 e +2

EQUILIBRIO CHIMICO: Una reazione chimica tra i reagenti A e B avviene in modo completo quando al termine della reazione non vi è più traccia dei reagenti A e B poiché si sono trasformati completamente nei prodotti C e D (reazione irreversibile).
aA + bB → cC + dD
Alcune reazioni chimiche non comportano la completa trasformazione dei reagenti.on chimica reversibile è una reazione in cui i reagenti si trasformano in prodotti, ma i prodotti possono anche reagire tra loro per formare nuovamente i reagenti. La reazione chimica reversibile può essere rappresentata come: aA + bB ⇆ cC + dD La doppia freccia indica che la reazione avviene contemporaneamente nelle due direzioni. Ciò significa che i prodotti C e D possono reagire tra loro per ridare i reagenti A e B. La velocità di una reazione chimica dipende dalla concentrazione dei reagenti. Inizialmente, la velocità con cui A e B reagiscono sarà massima e tenderà a diminuire man mano che A e B reagiscono per formare i prodotti C e D. Allo stesso tempo, i prodotti C e D inizieranno a reagire per formare nuovamente i reagenti A e B (reazione inversa). La velocità di questa reazione sarà inizialmente nulla e aumenterà man mano che la concentrazione di C e D aumenta. Una reazione chimica reversibile è quindi caratterizzata dalla possibilità di avvenire in entrambe le direzioni, a seconda delle condizioni di reazione e delle concentrazioni dei reagenti e dei prodotti.