Relazione di Chimica generale e organica - modulo 1

ESPERIENZA DA ESEGUIRE A CASA

Preparazione soluzioni

1. Pesare 24 gr di NaCl e aggiungere 500 mL di H2O. Da questa soluzione preparare tre soluzioni, una con diluizione 1:2, una con diluizione 1:4 e l'altra con diluizione 1:8. Calcolare per ognuna delle soluzioni preparate inclusa la soluzione madre la concentrazione molare, la % in massa su volume (w/V) e la % in massa (w/w) sapendo che il PM di NaCl è 58.44 g/mol.

PROCEDIMENTO

Inizialmente ho pesato su una bilancia con sensibilità di 1g, 24g di NaCl (o sale da cucina) che ho poi versato in un recipiente più grande ed aggiunto acqua di rubinetto fino ad un volume di 500mL (non acqua distillata quindi non condensità esattamente pari a 1g/ml ma che approssimerò a tale cifra nei calcoli, mentre assumerò il valore di 2,16g/cm^3 per la densità di NaCl). A questo punto ho ottenuto la mia soluzione madre da cui dovrò ottenere le altre tre soluzioni figlie di diverse concentrazioni.

Eseguendo...

i calcoli ho determinato che per ottenere la soluzione 1:2 devo prelevare 250mL di soluzione iniziale e portarli ad un volume di 500mL; per ottenere la soluzione 1:4 devo prelevare 125mL di soluzione madre e portarli ad un volume di 500mL; e per ottenere la soluzione 1:8 devo prelevare 62,5mL di soluzione madre e portarli ad un volume di 500mL. Ho controllato di non dover prelevare in totale più di 500mL di soluzione madre, altrimenti avrei potuto ovviare al problema preparando volumi minori di soluzioni figlie oppure utilizzando le soluzioni figlie più concentrate per preparare quelle meno concentrate; avrei però commesso errori maggiori dati dagli errori di misurazione a causa della sola disponibilità di strumenti poco sensibili e di eventuali approssimazioni. Come ultimo procedimento ho portato ogni volume di soluzione madre a 500mL ottenendo così le 3 soluzioni figlie richieste.

CONCLUSIONE

Alla fine dell'esperienza ho calcolato per ogni soluzione: la

concentrazione molare, la% (w/V), e la % (w/w). (come riportato in foto).

2) Preparare tre soluzioni da 200 mL di saccarosio alle seguenti concentrazioni: 0.58 M, 0.88 M e 1M sapendo che il PM del saccarosio è 342.3 g/mol.

Riportare i calcoli da effettuare per preparare le tre soluzioni di saccarosio.

PROCEDIMENTO

Inizialmente ho fatto i calcoli per ricavare i grammi di saccarosio da pesare e da doversciogliere in 200ml di acqua per ogni soluzione (come riportato in foto).

A questo punto ho pesato i grammi di saccarosio e li ho disciolti in 200mL di acqua.

2. Legge di Proust, analisi gravimetrica e principio di Le Chatelier:

1. Dato il sistema chiuso all'equilibrio di seguito descritto ⇄

2NO(g) + Cl2 (g) 2NOCl(g)

quale è la costante di equilibrio del sistema? Come si sposta l'equilibrio del sistema se viene aggiunto più Cl2? e se aggiungo più NOCl come reagisce il sistema? Se viene aumentata la pressione sui reagenti come si sposta l'equilibrio?

che il sistema è all'equilibrio la costante di equilibrio è data dal prodotto delle concentrazioni dei prodotti elevate al proprio coefficiente stechiometrico fratto il prodotto tra le concentrazioni dei reagenti elevate al proprio coefficiente stechiometrico. Keq=[NOCl]^2/{[NO]^2*[Cl]} Se viene aggiunto più Cl2 dato che è un reagente l'equilibrio si sposterà verso destra, verso i prodotti. Se invece aggiungo NOCl dato che è un prodotto l'equilibrio si sposterà verso sinistra, verso i reagenti. Se viene aumentata la pressione sui reagenti significa che si verificheranno più urti utili e di conseguenza la concentrazione dei prodotti aumenterà fino a ristabilire un nuovo equilibrio con i reagenti. 1. Calcolare il volume occupato alla T di 25°C e alla P di 1.00x105 Pa da 1.7 moli di N2 P*V=n*R*T V=n*R*T/P T=298K 1,00*10^5Pa= 0,98 atm V=1.7mol*0,082*298K/0,98atm V=42,4L 2. Un serbatoio di acciaio contiene monossido di

carbonio a 27°C e alla pressione di 3 atmosfere. Determinare la pressione del gas all'interno del recipiente quando questo viene riscaldato a 80°C.

V costante n costante T1=300k T2=353k P1=3atm P2=?

P1/T1=P2/T2

P2=P1*(T2/T1)=3atm*(353k/300k)=3,53atm

Un campione, contenente C, H e O, del peso di 1,6 g viene bruciato in corrente d'aria e si ottiene 1.74 g di CO2 e 0.72 g di H2O.

Ammettendo che il composto originale contenesse solo C, H, O quale è la formula chimica bruta?

PM(CO2)=44g/mol PM(H2O)=18g/mol PA(H)=1g/mol PA(C)=12g/mol PA(O)=16g/mol

n(CO2)=1,74g/44g/mol=0,04mol n(H2O)=0,72g/18g/mol=0,04mol

Le moli di C sono 0,04 ; quelle di H sono 0,04*2=0,08mol. I g di H sono 0,08g mentre quelli di C sono 0,04mol*12g/mol=0,48g

I g di O sono i rimanenti quindi 1,6g-(0,48g+0,08g)=1,04g e le moli di O sono n(O)=1,04/16g/mol=0,065mol. Le moli di C, O e H sono in rapporto 0,04:0,065:0,08

Legge di Proust Massa Massa Volume Massa Massa Massa % Zn Rapporto Becker Zn HCl Becker ZnCl2 Cl2

Zn/ClZnCl2

42,72g 0,25g 15ml 43,23g 0,51g 0,26g 49 0,9646,90g 0,82g 15ml 48,03g 1,13g 0,31g 72 2,6443,30g 0,77g 15ml 44,18g 0,88g 0,11g 87,5 742,52g 1,13g 15ml 43,62g 1,10g 0,97g 27,3 0,1344,50g 0,95g 15ml 45,85g 1,35g 0,40g 70,4 2,37

La legge di Proust o delle proporzioni definite enuncia che determinati elementi che formano un determinato composto, sono sempre in rapporti in massa uguali tra loro. In questo caso i dati sperimentali in tabella non concordano con la legge di Proust quindi posso affermare che sono stati commessi errori durante l'esecuzione dellaprova.

3. Chimica quantitativa. Acidi, basi e titolazioni.

1. Calcolare il pH e il pOH di una soluzione preparata diluendo 100 volte una soluzione di HCl al 37% con densità 1.19 g/mL.

PM(HCl)=36,46g/mol g(HCl) in 100mL=1,19*37/100=0,44g in 100mL g(HCl) in 1000mL=4,4g M=4,4g/36,46g/mol=0,12M se diluisco 100 volte la concentrazione di HCl sarà 0,12M/100=1,2*10^-3M. Sapendo che l'acido cloridrico in acqua dissocia completamente,

la sua concentrazione è uguale anche a quella degli ioni H₃O⁺ presenti in soluzione.

pH=-log(1,2*10^-3)=2,9

pOH=pKw-pH=14-2,9=11,1

La concentrazione degli ioni H₃O⁺ per la soluzione A è uguale a 3,5*10^-3 mol/L, per la soluzione B è pari a 2*10^-6 mol/L e per la soluzione C è uguale a 5*10^-6 mol/L.

Stabilisci qual è la soluzione:

a. più acida;

b. con il pH maggiore.

pH (A)=-log(3*10^-5)=4,5

pH (B)=-log(2*10^-3)=2,7

pH (C)=-log(5*10^-6)=5,3

La soluzione più acida è la soluzione B, quella che ha un pH più basso e quindi una maggior concentrazione di ioni H₃O⁺.

La soluzione con il pH maggiore è la soluzione C, quella che ha una minor concentrazione di ioni H₃O⁺.

Calcolare il pH di una soluzione di NaCN 0.62 M. La Ka di HCN è 6.2×10^-10.

La soluzione sarà basica quindi per calcolare la concentrazione di OH^- devo calcolare la radice quadrata di Kw/Ka*C.

[OH^-]=rad.Q{10^-14/(6.2×10^-10*0.62)}

0,62/6,2*10 =3,16*10 pOH=-log(3,16*10 )=3,5 pH=pKw-pOH=14-3,5=10,5

-54) La Kb dell'ammoniaca è 1.8x10^-5. Calcolare il pH di una soluzione 1.0 M-

[OH-]=√{Kb*Cb}=√{1,8x10^-5*1}=4,2x10^-3 pOH=-log(4,2x10^-3)=2,4 pH=pKw-pOH=14-2,4=11,6

• Esercitarsi con PHET: "pH scale" e riportare il pH del sapone per le mani, del latte, del sangue, succo d'arancia, del caffè e della zuppa di pollo.

Sapone per le mani: 10,0

Latte: 6,5

Sangue: 7,4

Succo d'arancia: 3,5

Caffè: 5

Zuppa di pollo: 5,8

• Descrivere una titolazione.

Una titolazione è una tecnica analitica quantitativa volumetrica che sfrutta reazioni di diverso tipo tra due soluzioni diverse: una a titolo noto (titolante) ed una a volume noto di cui si vuole determinare il titolo (titolando). Una titolazione può essere diretta (il titolante viene direttamente aggiunto all'analita per titolarlo), può essere indiretta (l'analita viene fatto reagire e i prodotti

Vengono titolati), oppure può essere di ritorno(si aggiunge un eccesso di reagente noto, il quale viene poi titolato). Le diverse reazioni che possono essere impiegate per eseguire una titolazione sono: reazioni acido-base; ossidoriduzioni; reazioni complesslometriche; reazioni diprecipitazione. Durante una titolazione si cerca di misurare il più accuratamente possibile il punto di equivalenza, ovvero il punto in cui le moli di titolante sono quelle stecchiometricamente richieste per il completamento della reazione. Da non confondere con il punto finale della titolazione che corrisponde al viraggio ovvero ad una variazione fisica o chimica, per esempio, di colore della soluzione. Generalmente nelle titolazioni acido-base per determinare il punto di equivalenza di utilizzano il pH-metro (molto preciso e in grado di identificare meglio il punto di equivalenza) oppure degli indicatori di pH che cambiano la colorazione della soluzione in base al pH della stessa; esistono vari indicatori.

che hanno vari punti di viraggio che andranno quindi scelti in base alla compatibilità tra range di viraggio e pH al punto di equivalenza.

4. SOLUZIONI TAMPONE

1. Si scioglie dell'ipoclorito di sodio in una soluzione tamponata a pH=8.45. Qual è il rapporto [OCl-]/[HOCl] della soluzione sapendo che il pKa dell'acido ipocloroso è pari a 7,53?

-pH=pKa+log([OCl-]/[HOCl])

log([OCl-]/[HOCl])=pH-pKa=8,45-7,53=0,92

-0,92log([OCl-]/[HOCl])=0,92

[OCl-]/[HOCl]=10^0,92=8,32

2. Calare il pH di una soluzione ottenuta mescolando CH3COOH 1,8 M e CH3COONa 0.9 M.

pH=pKa+log([CH3COONa]/[CH3COOH])

pKa=-log(Ka) Ka=1,7*10^-5

pKa=-log(1,7*10^-5)=4,77

pH=pKa+log([CH3COONa]/[CH3COOH])=4,77+log(0,9/1,8)=4,473

3. Calcolare il pH di una soluzione che contiene NH3 1.5 M e NH4Cl 0.8 M.

pOH=pKb+log([NH4Cl]/[NH3])

pKb=-log(Kb) Kb=1,79*10^-5

pKb=-log(1,79*10^-5)=4,75

pOH=pKb+log([NH4Cl]/[NH3])=4,75+log(0,8/1,5)=4,474

pH=pKw-pOH=14-4,47=9,53

4. Fare una breve ricerca su un tampone usato in un

Il laboratorio di biologia/microbiologia è un ambiente in cui vengono condotte diverse attività di ricerca e analisi nel campo della biologia e della microbiologia. Una parte fondamentale di queste attività riguarda la preparazione dei tamponi biologici, che sono soluzioni utilizzate per mantenere costante il pH e la stabilità delle reazioni chimiche all'interno del laboratorio. Il processo di preparazione dei tamponi biologici richiede attenzione e precisione. Innanzitutto, è necessario selezionare gli ingredienti corretti per ottenere la composizione desiderata del tampone. Oltre alle molecole che fanno parte del sistema tampone, come gli acidi deboli e le loro basi coniugate, i tamponi biologici possono contenere anche altre molecole che svolgono funzioni specifiche. Ad esempio, possono essere aggiunti zuccheri crioprotettori per proteggere i campioni biologici durante il processo di congelamento e scongelamento. Questi zuccheri aiutano a prevenire danni alle cellule e ai tessuti causati dalla formazione di cristalli di ghiaccio. Inoltre, possono essere presenti sali che attivano specifici enzimi utilizzati nelle reazioni biochimiche. Questi sali forniscono gli ioni necessari per l'attività degli enzimi e favoriscono la corretta catalisi delle reazioni. Alcuni tamponi biologici contengono anche chelanti come l'EDTA, che serve a inattivare sostanze e processi che potrebbero danneggiare i campioni di DNA o proteine. L'EDTA agisce legandosi a ioni metallici che potrebbero catalizzare reazioni indesiderate o degradare i campioni biologici. Inoltre, possono essere presenti detergenti che aiutano a solubilizzare sostanze idrofobiche, cioè sostanze che non si dissolvono facilmente in acqua. I detergenti agiscono abbassando la tensione superficiale dell'acqua e permettendo alle sostanze idrofobiche di disperdersi uniformemente nella soluzione. Infine, i tamponi biologici possono contenere anche proteine e inibitori di proteasi. Le proteine possono essere aggiunte per stabilizzare le reazioni enzimatiche o per fornire substrati specifici per gli enzimi. Gli inibitori di proteasi, invece, impediscono la degradazione delle proteine da parte di enzimi proteolitici presenti nei campioni biologici. Un esempio di soluzione tampone utilizzata comunemente in ambito biologico è il buffer TAE. Questo tampone viene impiegato nelle tecniche elettroforetiche su gel di agarosio per separare acidi nucleici come il DNA e l'RNA. Il buffer TAE è composto da acido tris (Tris), acido acetico (Ac) ed EDTA. Questa combinazione di componenti permette di mantenere il pH stabile durante l'elettroforesi e favorisce la migrazione degli acidi nucleici nel gel. In conclusione, la preparazione dei tamponi biologici è un processo dettagliato che richiede la scelta accurata degli ingredienti e la corretta combinazione delle molecole per ottenere la composizione desiderata. Questi tamponi sono fondamentali per mantenere le condizioni ottimali per le reazioni biochimiche e per proteggere i campioni biologici durante le analisi di laboratorio.