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1 SLUBILITA

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4 SLUBILITA IN ACQUA

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7 MLECLE DI ACQUA

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14 SLUBILITA Rappresenta un parametro di estrema importanza che molto spesso consente non solo di capire la natura della sostanza in esame ma può condurre direttamente all identificazione della stessa. La solubilità può anche rappresentare un utile parametro per capire il grado di purezza di una nota sostanza. Il suo valore è estremamente influenzato dalla temperatura per cui è bene sempre specificare la temperatura alla quale essa viene determinata.

15 Nella F.U. per ogni composto iscritto è riportata anche la sua solubilità in vari solventi sia inerti che reattivi. La solubilità è intesa determinata a 20 C e si esprime in parti per milione (ppm). Solventi Inerti Acqua Etere Etanolo Cloroformio Acetone Benzene Solventi Reattivi La solubilizzazione in tali solventi avviene grazie ad una reazione acido-base.

16 SLUBILITA Gradi e criteri di solubilità: SLUBILISSIM : MLT SLUBILE : SLUBILE : MDERATAMENTE SLUBILE : PC SLUBILE : MLT PC SLUBILE : PRATICAMENTE INS. : 1 p. di sostanza in meno di 1 p. di solv 1 p. di sostanza in 1 a 10 p. di solv. 1 p. di sostanza in 10 a 30 p. di solv. 1 p. di sostanza in 30 a 100 p. di solv. 1 p. di sostanza in 100 a 1000 p. di solv. 1 p. di sostanza in 1000 a p. di solv. 1 p. di sostanza in piu di p. di solv. La solubilizzazione di una sostanza nei solventi avviene mediante fenomeni di associazione tra le sue molecole o gli ioni provenienti dalla sua dissociazione elettrolitica, e le molecole del solvente.

17 Altre comuni espressioni usate per indicare la solubilità: % p/p espressi come 100 g di solvente o 100 g di soluzione % p/v espressi come 100 ml di solvente o 100 ml di soluzione % p/v = % p/p x d

18 Quando la solubilità non è completa, può essere utile filtrare la sospensione ed esaminare il residuo ed il filtraggio: - il residuo può essere ripreso con acqua; se si tratta di un sale, questo risulterà assai più solubile in acqua che nell acido o nella base impiegata, venendo a mancare l effetto dello ione a comune; - il filtrato, acido o alcalino, può essere a sua volta alcalinizzato o acidificato, rispettivamente, al fine di liberare la sostanza salificata in soluzione. La formazione di un precipitato conferma l avvenuta reazione acido-base e quindi la solubilità del composto. ATTENZINE: La solubilità reattiva nelle soluzioni di carbonati o bicarbonati deve essere accompagnata da un evidente sviluppo di bollicine gassose dovute alla formazione di C 2

19 Solventi reattivi più comunemente adoperati sono: Na 2.5 M, Na 2 C 3 1 M, NaC M, Cl 1.2 M - - RC + RC RC + C = RC + C RC + C 3 RC C 2 R 3 N + + R 3 N + ATTENZINE: Non sottovalutare la presenza di sostanze anfotere.

20 Natura della Solubilità La solubilità dipende dalle forze intermolecolari esercitate tra le varie molecole del composto e quelle esercitate dalle molecole del composto con quelle del solvente. In prima approssimazione possiamo dire che la solubilità è tanto più elevata quanto più simili sono i tipi di legame presenti nella molecola del solvente ed in quella del soluto. 1- Legame Ionico o Eteropolare 2- Legame covalente od omeopolare 3- Legame Idrogeno 4- Forze di Van der Waals

21 LEGAME INIC ETERPLARE E un legame tipico dei sali, di Sali metallici di acidi organici, degli enoli, e dei fenoli. Esso si stabilisce tra due elementi quando uno di essi ha un valore di elettronegatività maggiore rispetto all altro. In tal caso il più elettropositivo cede elettroni all altro e i due atomi assumono una carica di segno opposto. + - Link alla Tabella Periodica

22 LEGAME CVALENTE D MEPLARE Tipico legame che si può instaurare tra due atomi che sono elettroequivalenti per cui la nuvola elettronica si distribuirà egualmente tra gli atomi. In altri casi in cui l elettronegatività è diversa, ci sarà un eccesso di carica negativa sul più elettronegativo. A B A B δ + δ - Nel 2 caso il legame avrà un carattere parzialmente ionico per cui i baricentri delle cariche positive e negative non coincidono generando così un dipolo. Come tutti i dipoli esso sarà caratterizzato da un momento dipolare, indicato µ

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24 Il momento dipolare è in relazione con la costante dielettrica e con l indice di rifrazione della sostanza. Più elevato il valore della costante dielettrica tanto maggiore è la polarità del composto. Composto Costante dielettrica Composto Costante dielettrica Acido cianidrico 114 Acido formico 58.4 Dimetilformammide 109 Nitobenzene 35.7 Acqua ossigenata 84,2 Metanolo 33.6 Acido fluoridrico 84 Etanolo 23 Acqua 81 Acetone 0.7

25 LEGAME IDRGEN E di estrema importanza nel regno biologico. Come è noto esso si forma tra un atomo di idrogeno ed uno specifico atomo caratterizzato da elevata elettrogenatività. Esso è caratterizzato, inoltre, da bassa entità energetica e la sua natura dipende dalla natura degli atomi che sono collegati all atomo di idrogeno. Maggiore è la sua elettronegatività maggiore risulterà la forza di legame. Il legame idrogeno influenza le proprietà fisiche e chimiche delle sostanze nelle quali è presente. Tra queste ricordiamo: punto di ebollizione, il punto di fusione, la solubilità e l acidità. : N : : N

26 100 C Punto di Fusione 2 Punto di Ebollizione 0 C 2 F 2 Te -100 C N 3 F 2 S Cl 2 Se Br 2 Te I Sb 3 N 3 P 3 Cl 2 Se As 3 Br I Sb 3 Sn 4 P 3 As 3 Sn 4 Ge 4 Si C C 4 Si 4 Ge 4 C 4

27 Molecole di Acqua R R R R Molecole di Alcool

28 Correlazione tra punto di ebollizione e legame idrogeno Acqua Metanolo Etanolo Propanolo Dimetiletere Peso Molecolare Punto di Ebollizione Valori espressi in C

29 Legame Idrogeno e Solubilità R C C R Acidi carbossilici C-N 2 C-N-C 3 C-N(C 3 ) 2 C-N 2 C-N-C 3 C-N(C 3 ) 2 p.f. 420 C p.f. 217 C p.f. 80 C Ammidi sostituite

30 ALTRI ESEMPI: C 3 C 3 2 C C C C C C 2 5 C C 2 5 C C C Acidi orto, meta e para Idrossi-benzoici

31 C Acidi orto, meta e para Idrossi-benzoici C C C CC 3 Acido Acetilsalicilico

32 FRZE DI VAN DER WAALS Sono forze di natura elettrostatica generalmente molto deboli, almeno in confronto con le forze di interazione elencate in precedenza. Il valore dell entità di tale forza aumenta in genere con l aumentare del peso molecolare. In una serie omologa di composti organici, l aumento del punto di fusione e del punto di ebollizione passando dagli omologhi inferiori a quelli superiori, è dovuto all accumularsi delle forze di Van der Waals.

33 Relazione tra Peso Molecolare e Solubilità Composto P.M. Solubilità a Ac. n-butirrico Miscibile Ac. n-valerianico Ac. n-capronico Poco solubile Ac. n-enantico Insolubile Alcool propilico Miscibile Alcool butirrico Alcool amilico Alcool esilico a = g/100 ml

34 Relazione tra Punto di Fusione e Solubilità Nel processo di solubilizzazione entrano in gioco oltre alle forze intermolecolari esistenti tra soluto e solvente anche le forze intramolecolari del soluto puro. Queste forze si possono valutare prendendo in considerazione i punti di fusione e di ebollizione del soluto. Composto P.M. Solubilità a C 3 -C 2 -C Miscibile Cl-C 2 -C 2 -C Br-C 2 -C 2 -C a = g/100 ml

35 Separazione di Sostanze rganiche mediante la Solubilità La solubilità viene valutata nei seguenti solventi: Etere Etilico 3- NaC 3 2N 4- Na 2 C 3 2N 5- Na 2N 6- Cl 2N 7-2 S 4 Prima di effettuare le prove di solubilità accertarsi che la sostanza sia perfettamente omogenea.

36 A- SLUBILITA IN ACQUA L acqua per il suo carattere fortemente polare è in grado di sciogliere i composti ionici e tutte quelle sostanze che si possono trasformare in ioni attraverso una reazione di tipo acido-base. B: + - B: RC + 2 RC : + Si solubilizzano in acqua tutte quelle sostanze organiche basiche o acide che sono in grado di formare con essa dei legami idrogeno

37 Parte Lipofila Parte Idrofila La solubilità in acqua è influenzata dalla minore o maggiore prevalenza del gruppo polare rispetto al gruppo non polare. Generalmente quando è presente un solo gruppo polare la molecola è ancora solubile in acqua se il radicale idrofobico della molecola non supera i 4 atomi di carbonio a catena lineare o i 5 atomi a catena ramificata. In pratica si può generalizzare affermando che il rapporto tra gli atomi di carbonio e gruppi polari deve essere di 4:1 o 5:1 per molecole lineari o ramificate.

38 Esempi acidi organici 3 C C 3 C C C 3 5:1 6:1

39 B- SLUBILITA IN ETERE Valori delle costanti dielettriche: Acqua: 81 Etere etilico 4.3 Sostanze apolari e quelle poco polari si sciolgono bene in etere mentre i composti Ionici non si sciolgono. In base alla solubilità in acqua ed etere etilico è possibile suddividere le sostanze in 4 gruppi: A- Solubili in Acqua ed Etere Etilico B- Solubili in Acqua ed insolubili in Etere C- Insolubili in entrambi D- Solubili in Etere ed insolubili in Acqua

40 A- Solubili in Acqua ed Etere Etilico La sostanza in esame non è di natura ionica. a in genere un solo gruppo Polare capace di dare origine a dei legami idrogeno B- Solubili in Acqua ed Insolubili Etere Etilico Si tratta di una sostanza ionica oppure di una sostanza il cui rapporto atomi di Carbonio e gruppi polari è inferiore a 5:1 C- Insolubili in entrambi Si tratta di sostanze ad elevato peso molecolare oppure con elevato punto di fusione. D- Solubili in Etere Etilico e insolubili in Acqua Sostanza decisamente organica che comunque non rientra nelle 3 categorie prima descritte.

41 Sostanza Insolubile in Acqua NaC 3 2N Na 2 C 3 2N Na 2N Cl 2N NaC 3 2N Na 2 C 3 2N Na 2N Sostanze Acide Cl 2N Sostanze Basiche

42 C- SLUBILITA IN BICARBNAT (NaC 3 satura) A + NaC 3 NaA C 2 Ka = 4 x Le sostanze organiche capaci di spostare l acido carbonico dai bicarbonati sono gli acidi carbossilici alifatici ed aromatici e gli acidi solfonici. Non si sciolgono in bicarbonato i fenoli forti, fenoli con gruppi elettron-attrattori C 3 -C 2 -C 2 -C 2 -C C C N N

43 Acido p-ammino Salicilico Acido Salicilico Acido p-nitro Salicilico

44 D- SLUBILITA IN CARBNAT SDIC 2N A + Na 2 C 3 NaA NaC 2 A + NaC 3 NaA C 2 Ka = 4.3 x 10-7 Ka = 4 x SI sciolgono in tale soluzione tutte le sostanze che si sciolgono in bicarbonato e sostanze aventi un carattere di acido di media forza. Saccarina R R= N 2, F, ecc

45 E- SLUBILITA IN Na 2N In tale soluzione si sciolgono tutte le soluzioni decisamente acide. In particolare, gli acidi carbossilici, i fenoli, i tiofenoli, i mercaptani e le solfonammidi reagiscono con Na per formare dei Sali solubili in acqua. Reagiscono anche ossime ed acidi idrossammici. N-R R-S 2 -N 2 R-S 2 -N - S 2 -N 2 Acidi idrossammici ossime R-C-N R-C-N- - R-C=N- R-C=N- - Solfonammidi

46 C 3 C 3 β-naftolo C 3 C C 3 C Vanillina Timolo N Fenoli Succinimmide

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48 F- SLUBILITA IN Cl 2N Le sostanze che non sono solubili in acqua ma che si sciolgono in acido cloridrico sono sostanze sufficientemente basiche. L entità della basicità di un composto si può valutare dal valore della Ka. R 1 N + Cl N R 2 + Cl - R 3 R 1 R 2 N Al variare del radicale presente la basicità può essere modificata R 3

49 C 3 -N 2 Kb = 5x10-4 Kb = 3.8x10-10 N 2 C 2 -N 2 3 C Kb = 7x10-4 N Kb = 2x C C 3 N C 3 C 3 Kb = 7x10-5 Kb = 1x10-13 N

50 CMPSTI ANFTERI R 1 N 2 N 2 N 2 C C R 2 C R 2 C Sulfamidici Amminoacidi S 2 N 2 N 2 N 2 N 2 N CC 2 C 2 C 2 S N N N 2 S N S N 2 S N C N 2 N 2 2 S N S N

51 SLUBILITA CMPSTI INRGANICI

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