Química aplicada

Unidades de medida. Magnitudes básicas y derivadas. Química orgánica. Disoluciones acuosas. Propiedades coligativas. Cinética química. Glúcidos. Lípidos. Proteinas # Glúcids. Monosacàrids. Disacàrids. Lípids. Proteïnes

  • Enviado por: Gemma
  • Idioma: catalán
  • País: España España
  • 105 páginas
publicidad
cursos destacados
Iníciate en LOGIC PRO 9
Iníciate en LOGIC PRO 9
Vamos a ver de manera muy sencilla y en un breve paseo de poco más de una hora como funciona uno de los...
Ver más información

Curso de reparación de teléfonos móviles / celulares
Curso de reparación de teléfonos móviles / celulares
El curso de Reparación de Telefonía Celular o Móvil está orientado a todas aquellas...
Ver más información

publicidad

SISTEMES D'UNITATS I EQUACIONS DE DIMENSIÓ

Les magnituds físiques poden ser Bàsiques o Derivades. Les Magnituds Bàsiques es poden definir de manera absoluta, per si mateixes; com per exemple el temps, la massa, la longitud, la temperatura, la intensitat, ... Les Magnituds Derivades són aquelles que es poden definir en funció de les bàsiques; com per exemple la velocitat, la força, ...

Per quantificar les magnituds físiques les dades numèriques necessiten anar acompanyades d'unitats ( velocitat = 25 Km/h).

Massa = M

Temps = T

Longitud = L

Quan dues magnituds físiques tenen les mateixes magnituds bàsiques direm que són Equivalents; com per exemple el treball (W) i l'energia (E).

També existeixen algunes magnituds que són adimensionals.

DIMENSIONAR UNA MAGNITUD: Dimensionar una magnitud és convertir una magnitud derivada en les magnituds físiques que la formen.

Com dimensionar una magnitud?

F = M x a = M x v / T = M / T x v = M / T x L / T = M x L x T -2

Densitat = M / v = M / S x h = M / S x L = M / L x 1 / S = M / L x 1 / L1 x L2 = M / L x L x L = M x L -3

( la densitat en el Sistema Internacional es mesura amb Kg/m3 - amb el Sistema Cegesimal amb g/cm3)

P = F / S = M x a / L2 = M / L2 x v / T = M x T-2 x L-1 magnitud bàsica

( la pressió amb el Sistema Internacional es mesura amb Kg/ms2 que anomenem Pascal (Pa))

PRINCIPALS SISTEMES D'UNITATS I LES SEVES MAGNITUDS BÀSIQUES :

S.Internacional S. Cegesimal Tècnic Anglès

Longitud (L) m cm m peu

Massa (M) Kg g Kp lliure (lb)

Temps (T) s s s s

Temperatura Kelvin K K Faranheit

Intensitat de corrent elèctric A uue (unitat elèctrica de càrrega)

PRINCIPALS SISTEMES D'UNITATS I LES SEVES MAGNITUDS DERIVADES :

S.Internacional S. Cegesimal Tècnic

Força N Dyn Kp

Pressió Pa Dyn/cm2

Treball J erg

Energia J erg

Viscositat Poiseuille Poise

  • P, F i M al Sistema Tècnic tenen la mateixa unitat

Pressió 1 atm = 1,013 x 105 Pa

1,01 x 106 dyn/cm2

760 mmHg

760Torr

1 Torr = 1 mmHg

133,3 Pa

1 bar = 105 Pa

Força 1 N = 105 dyn

Treball / Energia 1 J = 107 erg

1 cal = 4,184 J

1 J = 0,24 cal

Viscositat 1 Poiseuille ( N s /m2 ) = 10 poises

Densitat de l'aigua 1 g/cm3 = 103 Kg/m3

Temperatura K = ºC + 273

FÓRMULA DELS GASOS IDEALS: PV = nRT n = 0,082 atm-2/kmol

8,314 J/Kmol

1,987 cal/Kmol = 2

QUÍMICA ORGÀNICA

La química orgànica és la química del carboni, més concretament és la química que estudia els compostos del carboni. Els compostos orgànics deriven dels Hidrocarburs (CH).

El carboni té 3 valències: 0, 2 i 4; però normalment actua amb valència 4.

Hi ha alguns compostos del C que pertanyen a la química inorgànica, com el CO, el CO2, l'H2CO3 o els carbonats.

Les formes orgàniques són sempre tridimensionals, mai estan en un pla.

ELS HIDROCARBURS

Trobem tres tipus d'hidrocarburs: els de cadena oberta (Alifàtics) i els de cadena tancada (Aromàtics) o els mixtes (Alquiloaromàtics).

HIDROCARBURS ALIFÀTICS : Són aquells hidrocarburs formats per H

  • Alcans (saturats amb enllaços simples) Fórmula general: CnH2n+2

  • Ex. CH3 - CH2 - CH3

  • Alquens Fórmula general: CnH2n

  • (com a mínim tenen un doble = capacitat de gir reduïda però d'alta reactivitat)

    Ex. CH3 - CH = CH2

    molècula insaturada

  • Alquins Formula general: CnH2n-2

  • (com a mínim un triple = mobilitat molt reduïda però més reactius trencant la insaturació)

    Ex. CH = CH

  • Cicloalquens/Cicloalcans/Cicloalquins

  • Ex. CH2 Cicloalcà (=característica que els alcans però ciclat)

    CH2 CH2

    Ciclohexà Ciclopentè

    CH2 CH2

    CH2

    Cicloalquens

    HIDROCARBURS AROMÀTICS : Són aquells hidrocarburs que s'han tancat. La seva característica és que els seus electrons presenten ressonància, és a dir que estan deslocalitzats.

  • Monocíclics

  • Benzè

  • Policíclics

  • Naftalè

    Antracè

    HIDROCARBURS ALQUILOAROMÀTICS : S'obtenen per substitució d'un H del benzè per una cadena d'alifàtics.

    HC2 - (CH2) n - CH3

    • DERIVATS HALOGENATS : Compostos molt reactius que actuen com a comodins.

    R + X - ............... CH3 - CH2 - Cl Halogenurs d'alquil

    FUNCIONS OXIGENADES

    L'oxigen és el tercer compost més important dins de la química orgànica. Un C primari és aquell que de les 4 valències només una té un R, les altres tres tenen un H. Un C secundari en te 2 i el terciari en té 3.

    H R R

    ¦ ¦ ¦

    R ------- C -------- H R1 ------- C ------- H R1 ------ C ------- H

    ¦ ¦ ¦

    H H R2

    Parlarem de 3 graus d'oxidació:

    • De 1er grau d'oxidació : els ALCOHOLS - Són hidrocarburs en els quals hem substituït un dels H del C per un OH.

    H R R

    ¦ ¦ ¦

    R ------- C -------- OH R1 ------- C ------- OH R1 ------ C ------- OH

    ¦ ¦ ¦

    H H R2

    alcohol primari alcohol secundari alcohol terciari

    ----- OH monoalcohol

    els Hidrocarburs Aromàtics sempre són terciaris

    Si hi ha més d'una molècula d'OH tindrem un Polialcohol (Glicerol o Glicerina o Propanotriol) :

    CH2OH - CHOH - CH2OH (forma part dels greixos)

    • De 2on grau d'oxidació : els COMPOSTOS CARBONÍLICS - Dos dels substituts del C reaccionen amb l'O formant un doble enllaç covalent.

    ALDEHIDS : quan oxido un alcohol primari R - C = O

    \

    H

    CETONES : quan oxido un alcohol secundari o terciari R - C - R'

    ||

    O

    (o Àcids)

    • De 3er grau d'oxidació : els COMPOSTOS CARBOXÍLICS : De les 4 valències del C, 3 estan unides a un O (grau màxim d'oxidació)

    ÀCIDS : - C = O

    \

    OH

    SALS : quan reaccionen amb un metall R - C = O

    \

    OM etall

    ÉSTERS : reacció entre un alcohol i un àcid R - C = O

    \

    O

    /

    R - C = O

    Alguns àcids coneguts: Àcid Fòrmic H - COOH

    Àcid Acètic CH3 - COOH

    Àcid Benzoic --- COOH

    Àcid Làctic COOH - CHOH - CH3

    ALURS D'ACIL : R - C = O AMIDES : R - C = O

    \ \

    Halogen NH2 Funcions

    nitrogenades

    FUNCIONS NITROGENADES

    Són aquells compostos orgànics que sempre tenen un C, un H i un N. El compost que forma el N és l'Amoníac (NH2).

  • AMIDES : R - C = O

  • \

    NH2

    R

    /

  • AMINES Primàries : N - H ................ R - NH2

  • \

    Deriven de l'amoníac H

    R

    /

    Secundàries : N - R' .................. R - NH - R'

    \

    H

    H

    /

    Terciàries : N - R' ................... R - N - R'

    \ |

    R'' R''

  • NITRILS ( El N està unit a través d'un enllaç triple a un C ) : R - C = N

  • ELS GREIXOS (éster format per glicerina i àcids grassos)

    éster

    R - COOH HO - CH2 R - COO - CH2

    | |

    R' - COOH + HO - CH R - COO - CH + 3 H2O

    | |

    R'' - COOH HO - CH2 R'' - COO - CH2

    àcids grassos glicerina greix

    Per obtenir un greix l'àcid que reacciona amb la glicerina ha de ser un àcid gras, com a mínim un i com a màxim tres.

    Els ÀCIDS GRASSOS :

    CH3 - (CH2)14 - COOH Palmític

    CH3 - (CH2)16 - COOH Esteàric sòlids

    CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)7 - COOH Oleic líquid

    La Reacció inversa a l' Esterificació és la Saponificació (al greix li afegim una sal, NaOH o KOH), en la qual s'obté un sabó (R - COOK) i glicerina. A la sal de l'àcid gras és al que anomenem sabó.

    LES PRINCIPALS REACCIONS

    El C sempre estableix al seu entorn enllaços covalents. La majoria d'enllaços que formen les molècules orgàniques són enllaços covalents.

    TRENCAMENT HOMOPOLAR : Quan un àtom reacciona per o guanya electrons, mai protons. Aquestes es donen normalment en enllaços apolaritzats.

    H H H H

    .. .. enllaç covalent .. ..

    H : C : C : H H : C : C . + . H Radical Lliure (radical til perillós)

    .. .. .. ..

    H H H H

    - età -

    H H

    .. ..

    H : C : H H : C . + . H Radical lliure (radical metil)

    .. ..

    H H

    - metà -

    Un Radical Lliure és aquell compost que s'obté dels Trencaments Homopolars, que tots els electrons que ha de tenir, són elèctricament neutres, so són iònics i són molt reactius.

    TRENCAMENT HETEROPOLAR : Aquest trencament es dóna perquè l'enllaç està polaritzat.

    H H H H

    .. .. .. ..

    H : C : C : X H : C : C + : X - (1) té un electró menys del que li correspon

    .. .. .. ..

    H H H H

    H H

    .. ..

    H : C : C : + X + (2) té un electró més del que li correspon

    .. ..

    H H

    fragment orgànic

  • Quan el fragment orgànic queda carregat - : Carbanió

  • Quan el fragment orgànic queda carregat + : Ió carboni

  • REACCIONS MÉS TÍPIQUES A LA QUÍMICA ORGÀNICA

    REACTIU ELECTRÒFIL : És un reactiu tipus àcid, substància que té tendència a acceptar electrons té una deficiència d'electrons. Per tant té tendència a anar a la zona on hi ha més densitat d'electrons.

    Ex.: l'ió carboni

    REACTIU NUCLEÒFIL : És un reactiu que té electrons de més, per tant té una tendència a perdre'n i es dirigeix a la zona on hi ha menys densitat d'electrons.

    Ex.: les bases, el carbanió

  • REACCIÓ D'ELIMINACIÓ

  • Suposa una pèrdua intramolecular d'una altra molècula, el compost orgànic perd una molècula:

    H2O

    H - CH2 - CH2 - OH CH2 = CH2

    Alcohol Alquè

  • REACCIÓ D'ADDICIÓ

  • H H

    \ /

    C = C + HCl CH3 - CH2Cl

    / \

    H H

    Etè

    O OH

    // /

    R - C + HCN R - C - CN

    \ \

    H H

  • REACCIÓ DE SUBSTITUCIÓ O DESPLAÇAMENT

  • O O

    // //

    R - C + HO - R' R - C + H2O

    \ \

    OH Esterificació OR'

  • REACCIÓ DE CONDENSACIÓ

  • R - OH + OH - R' R - O - R' + H2O

    alcohol alcohol èter

    Èter = substància que s'obté sempre a partir d'una Reacció de Condensació entre 2 alcohols primaris.

  • REACCIÓ DE TRANSPOSICIÓ

  • En aquest cas la fórmula empírica i la centesimal no varien, però sí que varien les propietats:

    O CH2 - CH = CH2 OH

    | |

    H -- CH2 - CH = CH2

    èter alilaliric o - alilfenol

  • REACCIÓ DE COMBUSTIÓ

  • Aquesta reacció dona sempre que es crema, és a dir que afegim oxigen, matèria orgànica CO2 i H2O.

    CnH2n+2 + O2 CO2 + H2O

  • REACCIÓ DE SÍNTESI (reacció de laboratori per obtenir productes sintètics)

  • L'AIGUA COM A COMPONENT DELS ÉSSERS VIUS

    L'aigua és una substància anòmala, és el líquid més abundant i és essencial per la vida a tots nivells. La vida no existir fins l'aparició de l'aigua.

    Dins del nostre organisme l'aigua també és fonamental, existeixen uns límits mínims, parlem de Deshidratació, i d'uns límits màxims, parlem d'Edema.

    L'aigua també és el dissolvent universal, totes les reaccions de l'organisme tenen lloc en un medi aquós on es relacionen unes cèl·lules amb altres i els seus elements interns.

    També és molt important per la seva funció termoreguladora.

    La proporció d'aigua dins l'organisme varia amb l'edat. Per exemple un nadó aproximadament té un 75% d'aigua. A mesura que creixem la proporció va disminuint, així tenim un individu d'un 90-99 anys amb una proporció d'aigua del 50%.

    En un adult considerem que el 60-70 % del seu pes és aigua. La variació ve donada per la proporció de teixit adipós de cadascú, doncs aquest pesa molt i reté poca aigua.

    Considerem l'organisme un compartiment tancat, el qual el dividirem en 3 compartiments: la sang, el líquid intersticial i el líquid intracel·lular. Aquests tres compartiments es reparteixen l'aigua: la sang aproximadament uns 3 L, el líquid intersticial aproximadament 11 L i el líquid intracel·lular uns 28 L.

    L'aigua la torbem dins l'organisme en diferents proporcions, depenent del teixit, de l'òrgan o estructura de la qual parlem. Així un òrgan amb funció mecànica (les dents), els teixits de sustent o reserva tindran molt poca proporció d'aigua. En canvi el teixit muscular és el que en té més. Respecte el total d'aigua a l'organisme parlem que el múscul té un 50%, l'esquelet un 12% ( perquè tenim molt esquelet), la sang un 5%, ... Però si parlem de la proporció d'aigua dins de cada òrgan o teixit direm que l'esquelet en té un 22%, el múscul un 76%, els pulmons un 84%, ...

    CARACTERÍSTIQUES I PROPIETATS FISICOQUÍMIQUES :

    • L'aigua està formada per 1 àtom d'oxigen i 2 àtoms d'hidrogen.

    • El pes molecular de l'aigua és de 18.

    • A temperatura ambient l'aigua és líquida.

    • el metà (CH4) és un gas a Tº ambient

    • l'amoníac (NH3) és gas a Tº ambient (l'amoníac líquid s'expressa com NH4OH)

    • l'hidrur de fluor (FH) és gas a Tº ambient

    • l'hidrur de sofre o àcid sulfúric és gas a Tº ambient

    • L'H combinat amb altres elements és un gas, en canvi combinat amb l'O2 és líquid.

    • La temperatura d'ebullició de l'aigua és de 100ºC i la de congelació és de 0ºC.

    Si l'H seguís les característiques que té quan es combina amb altres elements la Tº d'ebullició seria a 80ºC i la de congelació a -150ºC.

    Aquest comportament anòmal que presenta la molècula d'aigua és degut a la seva geometria i als seus enllaços:

    x x

    H x o O x o H

    x x enllaç covalent

    Sempre que tenim un enllaç covalent, per compartició d'electrons:

  • si la grandària dels àtoms és similar, els 2 electrons compartits estan situats equidistants entre A i B, i segurament quan es trenca l'enllaç cada àtom s'endurà el seu electró ( Enllaç Homopolar)

  • quan un àtom és més gran aquest atraurà els electrons compartits cap a ell; quan això passa es diu que l'enllaç està polaritzat

  • A x o B A o + B x

    A x o b A x o - + b + certa càrrega positiva

    certa càrrega negativa

    en el cas concret de l'aigua es produeix una polarització, a l'H tindríem una certa càrrega + i a l'O2 una certa càrrega -.

    • La molècula d'aigua és angular i asimètrica:

    O - H O - H

    | 90º si no estigués polaritzada / 105º polaritzada

    H H

    L'angle és major del que suposem, perquè com que els H tenen una certa càrrega + hi ha una repulsió.

    No és simètrica perquè els centres de gravetat de les càrregues no coincideixen, el de les negatives està a nivell de l'oxigen i el de les positives està a un nivell equidistant entre els àtoms d'hidrogen.

    • L'aigua és una molècula bipolar, però no és una molècula iònica. Les càrregues negatives estan compensades per les positives, resultant una molècula neutra.

    • La molècula d'aigua, si la sotmetem a corrent elèctric, no es mou, però si que s'orienta:

    - +

    H +

    \

    O -

    /

    H +

    • Quan la molècula d'aigua està barrejada amb alguna altra molècula, pot donar-se el cas, si estan polaritzades, que es relacionin formant un enllaç. Aquest enllaç rep el nom d'Enllaç per Ponts d'Hidrogen ( motiu pel qual l'aigua és un bon dissolvent ).

    - O -

    / \

    + H H + H +

    /

    - O - --- H + Enllaç - O -

    / Ponts D'H \

    H + H+

    • Les molècules d'aigua en estat líquid estan unides entre si, independents no existeixen. Però si que les hi podem trobar en forma de gas.

    LA DENSITAT -

    La relació entre densitat () i Temperatura als líquids és inversament proporcional, és a dir, quan la Tº augmenta la densitat disminueix. Però aquest fet no és el mateix a l'aigua, on trobem les següents variacions:

    - 99ºC - 4ºC ....... Tº 

    - 4ºC - 0ºC ......... Tº  Als 4ºC la densitat de l'aigua

    arriba al seu màxim : 1 g/cm3

    A 0ºC l'aigua és sòlida i és menys densa que en estat líquid. Aquesta situació és exclusiva de l'aigua. Aquest és el fet pel qual els glaçons suren a l'aigua, doncs la seva densitat és inferior a la de l'estat líquid.

    m m

    En el cas de l'aigua, el V sòlid és > que el V líquid : 1 = 0.99 =

    V liq V sòl

    Aquest fet, també ens justifica la vida marítima, doncs que la densitat de l'aigua líquida sigui > que la densitat de l'aigua sòlida, permet l'existència de vida on la Tº superficial i interior és diferent.

    LA TENSIÓ SUPERFICIAL -

    Les molècules superficials xoquen entre elles provocant una certa contracció de la superfície, comportant-se com una membrana elàstica.

    Definim Tensió Superficial com el treball que hauríem d'exercir per tal de fer aquesta contracció a la superfície.

    aire

    Tensió superficial

    La Tensió Superficial de l'aigua és de 73 dyn/cm, és una de les tensions més altes. Aquest fet fa que algunes substàncies o insectes de densitat més gran puguin passar sense enfonsar-se.

    PROPIETATS TÈRMIQUES :

    (L'aigua és un dels principals termoreguladors)

    LA CALOR ESPECÍFICA -

    La Calor Específica és la calor necessària per augmentar un grau de temperatura un gram de substància sense que hi hagi canvi de fase ( gas - líquid - sòlid ).

    El CE de l'aigua és 1 cal/g. És més gran que la de qualsevol altra substància líquida o sòlida. Això vol dir que per escalfar l'aigua hem de subministrar més calor que a qualsevol altre líquid, i que quan la refredem, aquesta allibera més calor que qualsevol altre.

    Aquest fet explica les diferències de clima a la costa i a l'interior, a la costa el clima és més estable. En el nostre organisme aquesta propietat de l'aigua evita canvis bruscos de temperatura, és a dir, exerceix una funció termoreguladora.

    La CE de l'aire és 4 vegades la de l'aigua.

    LA CONDUCTIVITAT TÈRMICA -

    La Conductivitat Tèrmica és el transport d'energia en forma de calor degut a un gradient (desnivell) de temperatura.

    T2

    T2 > T1

    T1 Quan un sistema té una zona amb una Tº més alta, espontàniament l'E es transporta a les zones més fredes.

    Els millors conductors són els metalls. L'aigua és 100 vegades inferior a la d'aquests, però és més conductora que la resta de líquids.

    Amb aquesta propietat expliquem el fet que al nostre organisme on hi tenen lloc diferents processos metabòlics responsables d'un augment local de la Tº, aquesta s'equilibri i no pugi de 37ºC.

    LA CALOR DE VAPORITZACIÓ -

    La Calor de Vaporització és la calor que s'ha de subministrar per tal que un líquid passi a gas sense que la Tº variï. La temperatura i la pressió han de ser constants.

    Normalment parlem de “Calor Latent de Vaporització”, és la calor que hem de subministrar per passar un gram de substància de líquid a gas.

    El CV de l'aigua és més alt que el de qualsevol altre líquid o sòlid, és de 539.6 cal/g. El CV és tant gran perquè la molècula d'aigua en estat líquid és una xarxa i hem de subministrar molta quantitat d'E per trencar l'estructura.

    Ja hem dit que l'aigua és el líquid que subministra més E.

    Per aquesta propietat l'aigua amorteix les Tº del terra per poder-hi viure. De la mateixa manera, al nostre organisme quan suem, la suor és aigua amb sal, i aquesta suor s'evapora (necessitant molt calor per fer-ho, que l'agafa dels teixits pròxims) amb un posterior refredament de la zona, per conductivitat tèrmica la resta de l'organisme s'anivella.

    LA CONSTANT DIELÈCTRICA -

    La Constant Dielèctrica és el paràmetre que ens mesura la capacitat conductora (aïllant) d'un medi. La representem amb la lletra D. Mesura la capacitat de disminuir l'atracció entre les càrregues.

    La D de l'aigua és més alta que qualsevol altre líquid, fet que fa que l'aigua sigui un bon dissolvent perquè disminueix la força d'atracció entre les molècules.

    Clorur de Sodi + Aigua

    Cl - Na + Na +

    Na + C l- Cl -

    Na +

    Na +

    Cl - Na + Cl -

    L'aigua és un dissolvent polar.

    Les substàncies solubles amb aigua : Hidròfiles o Lipòfugues

    Les substàncies no solubles amb aigua : Hidròfugues o Lipòfiles

    DISPERSIONS I DISSOLUCIONS AQUOSES

    DEFINICIONS

    • SISTEMA : Un sistema és el conjunt de cos o cossos que s'estudien.

    Aigua sòlida a -4ºC

    Aigua líquida 3ºC

    Si mesuro el volum direm que aquest sistema està format per aigua líquida, aigua sòlida i el recipient.

    Els sistemes poden ser de 2 tipus: Sistemes Homogenis o Sistemes Heterogenis. Els Homogenis són aquells que tenen totes les mateixes característiques o propietats al llarg de tot el sistema. És el cas d'una dissolució de clorur de sodi amb aigua (és l'aigua de mar). Els Heterogenis són aquells que no tenen les mateixes propietats al llarg del seu sistema.

    Les propietats del sistema poden ser: Intensives o Extensives. Les propietats Intensives són aquelles que tenen el mateix valor en tot el sistema, no depenen de la quantitat. Un exemple és la pressió, la Tº o la densitat. Les propietats Extensives són aquelles que s'obtenen sumant els valors de la propietat al llarg del sistema, depenen de la quantitat. Ho són la massa, el volum, el nº de mols, ...

    extensiva m

    = intensiva = 

    extensiva V

    • FASE : La fase és conjunt trossos o porcions del sistema que tenen les mateixes propietats intensives.

    Aigua sòlida

    Aigua líquida

    2 fases

    H2O

    NaCl 1 fase

    • COMPONENT : Els components són aquelles substàncies que es poden separar del sistema per mètodes físics.

    • ESTAT d'un SISTEMA : L'estat d'un sistema és el conjunt de propietats que defineixen el sistema. Un sistema canvia d'estat quan varia una de les propietats.

    Quan hi ha un canvi de fase hi ha un canvi d'estat.

    Sempre que es parla de gasos hem de parlar de la Fórmula dels Gasos Ideals :

    PRESSIÓ PARCIAL DELS GASOS

    La suma de x sempre és 1 : xA + xB = 1

    Quan barregem 2 gasos sempre són miscibles (que es poden barrejar) entre si i en qualsevol proporció:

    I

    V1Ps V2Ps

    III VsP1 IV VsP2

    II VsPs

    Vs P2 = Ps V2

    P2 = Ps V2 / Vs

    P2 = Ps x2

    P1 + P2 = Ps x1 + Ps x2 = Ps (x1 + x2) = Ps

    V1 Ps = Vs P1 1

    P1 = Ps V1 / Vs

    P1 = Ps x1

    PV = nRT P1V1 = P2V2

    P1 = Ps x1

    P2 = Ps x2

    P1 + P2 = Ps

    LLEI DE DALTON : La Pp d'un gas més la Pp d'un altre és igual a la P total (P1 + P2 = Ps).

    La Pp d'un gas en una barreja és la P que exerceix el gas ell sol quan ocupa tot el V a Tº constant. La Pp d'un gas sempre és igual a la P molar del gas.

    DISPERSIONS

    Entenem per Dispersió la barreja o interposició mecànica de les partícules d'una substància en el sí d'una altra.

    En gran part dels casos una d'aquestes substàncies és líquida, l'altra és sòlida, líquida o gas.

    La substància en major quantitat l'anomenem Medi de dispersió i la menys abundant és la Fase Dispersa.

    Les dispersions es classifiquen en funció de la grandària de les partícules de la Fase Dispersa : D. Gruixudes, D. Moleculars i D. Col·loidals.

  • DISPERSIONS GRUIXUDES : Les partícules de la fase dispersa tenen una grandària > a 0.5 m. No són homogènies. Com per exemple una barreja d'aigua i sorra.

  • DISPERSIONS MOLECULARS : Sí són homogènies i la seva grandària se situa a valors < nm. Com per exemple la barreja d'aigua amb sucre.

  • DISPERSIONS COL·LOIDALS : N'hi ha que són homogènies i n'hi ha que no ho són.

  • DISPERSIONS MOLECULARS / SOLUCIONS / DISSOLUCIONS

    Entenem per Dissolució la barreja homogènia de 2 o més components que formen una sola fase. La dissolució la representem amb la lletra ó.

    Normalment la majoria són líquids, però també existeixen gasoses com l'aire o sòlides. Al component majoritari li donem el nom de dissolvent i al minoritari solut.

    Quan tenim una magnitud física, per definir-la li donem unes unitats. Per identificar els components d'una Dissolució utilitzem la concentració. Tenim diferents maneres d'expressar-la:

    Si no ens diuen res entendrem aquesta manera d'expressar la concentració

    Per preparar una dissolució del 10% de NaCL en aigua ( 10% p/V NaCl en aigua ), primer de tot posarem els 10 gs de NaCl i després omplirem fins a 100 ml amb aigua:

    aigua

    % p/p = 10 gs NaCl i 90 gs aigua

    100ml

    NaCl 10 gs

    MOLARITAT

    Entenem per Molaritat els mols de solut en 1 L de dissolució. Un dels inconvenients és que el volum depèn de la Tº. La molaritat la representem amb la lletra M.

    MOLALITAT

    Entenem per Molalitat el número de mols de solut que hi ha per Kg de dissolvent. La molalitat la representem amb la lletra m.

    NORMALITAT

    Entenem per normalitat els equivalents de solut per litre de dissolució. La normalitat la representem amb la lletra N.

    Equivalents = mols x valència

    HCl 1 molar (M) H+ + Cl - ......................... tinc 1 equivalent

    H+SO4 1 molar (M) 2 H+ + SO -4 ................... tinc 2 equivalents

    Dissolució 0.1 M d'HCl ......................... Normalitat 0.1 equiv./L

    Dissolució 0.1 M d' H+SO4 ................... Normalitat 0.2 equiv./L

    SATURACIÓ

    Quan en una dissolució afegim solut i ja no es dissol, tenim 2 fases, aleshores direm que hi ha una saturació.

    La Solubilitat d'una substància o dissolvent és el màxim solut que es pot dissoldre en 100 gs de dissolvent. La solubilitat dels sòlids augmenta amb la Tº. Per veure la solubilitat en funció de la Tº es fan unes gràfiques que reben el nom de Corbes de Solubilitat. La solubilitat dels gasos disminueix a l'augmentar la Tº.

    Parlem de Partició quan es dóna el cas d'una substància soluble en 2 dissolvents i que aquests siguin immiscibles entre si. Per exemple l'àcid succínic és soluble tant en aigua com en èter, però aquests dos són immiscibles entre si:

    Com més fàcilment s'evapora menys dens és

    Es dissol la quantitat que desitgem de substància en el dissolvent més dens, afegim l'altre i ho barregem. Observem que part de la substància també s'ha dissolt en el 2on dissolvent. Si variem les quantitats de substància i posteriorment comparem, fem les mateixes relacions de concentració de la substància en els dissolvents, observem que és constant. Aquest valor constant s'anomena Coeficient de Partició.

    M1 M2 M3

    [ ]1 [ ] 2 [ ]3

    = =

    [ ]1 [ ]2 [ ]3

    En el cas de l'aigua i l'èter el Coeficient de Partició és de 5,5. Sempre hem de dir a la Tº a la que ha tingut lloc, en aquest cas a 15ºC.

    PROPIETATS DE LES DISSOLUCIONS AQUOSES

  • DENSITAT : La densitat és la massa d'un determinat volum d'una substància.

  • Aquesta és la densitat absoluta. La densitat relativa és el quocient entre 2 densitats absolutes:

    La densitat va en funció de la Tº. Sempre que donegem la densitat d'una dissolució o d'un dissolvent hem de dir la Tº. La relació entre densitat i Tº és inversament proporcional, quan la Tº augmenta la densitat disminueix.

    La densitat de les dissolucions són més grans que la dels dissolvents purs:

    •  llet sencera = 1.028 - 1.034

    •  llet desnatada = 1.037 La llet desnatada és menys viscosa però més densa perquè el solut que traiem, el greix, la seva densitat és menor a la de la llet sencera.

    • Aigua ....... densitat 1

    • Greix .......... densitat <1

    • Proteïnes, sucres, ... .......... densitat >1 Si traiem el component que te la densitat més baixa, augmentem la densitat restant. Si a la llet desnatada li afegeixo aigua, la densitat disminueix, perquè la densitat de l'aigua és 1 i la de la llet desnatada és 1.037, doncs la de l'aigua és més baixa.

    Per calcular la densitat utilitzem el que diem Balanços Hidrostàtics. Apliquem el principi d'Arquimedes.

    En el tractament industrial dels greixos, un dels paràmetres a determinar és la densitat dels greixos.

  • PES ESPECÍFIC : Una altra magnitud similar a la densitat és el Pes Específic, que és el quocient entre el pes i el volum.

  • VISCOSITAT : La Viscositat és fenomen de transport, una magnitud que transporta alguna cosa. La representem amb la lletra .

  • Un fluid des d'un punt de vista físic o químic tant pot ser gas com líquid. Els líquids poden ser Reals o Ideals. Els Líquids Ideals són aquells que no tenen fregament intern i els Líquids Reals (o líquid viscós) són aquells on les molècules xoquen entre elles.

    Quan el líquid és Ideal el seu front quan avanci serà vertical, però si és Real el front serà parabòlic.

    Perquè en el cas del Líquid Ideal no hi ha forces de fregament intern.

    A aquestes capes se l'ha transmès part de la força de fregament de les altres.

    Capes que toquen amb la paret i freguen amb la superfície i no van tan ràpides.

    La Viscositat és la magnitud inversa a la fluïdesa, que s'hi oposa.

    Les masses de les capes són les mateixes. Cada una quan es desplaça mou la següent amb la velocitat que du ella ( massa x velocitat p = m v ) :

    V1 m

    V2 m

    V3 m

    V4 m

    La velocitat augmenta al ser capes més profundes, on les forces de fregament són menors.

    v2 = v1 + dv

    La viscositat transporta quantitat de moviment, perquè hi ha una diferència de velocitat en el front. Hi ha un moviment a causa de les diferències de les velocitats que hi ha al front.

    v

    dx

    v + dv

    Newton demostrà que les forces de fregament són proporcionals:

    y

     v

    F fregament = A

     x

    x

    ( La F de fregament és proporcional a la Superfície o àrea de la capa a un gradient de velocitat. ) z

    Considerem la velocitat a l'eix de les x, descartem els altres eixos  derivada parcial

    F = força de fregament entre les capes A = superfície de la capa  = coeficient de viscositat v = gradient (diferents velocitats) de velocitat

    v

    F / A =  forces degudes al gradent de velocitat

    x

    forces degudes a la pressió

    La viscositat és un coeficient constant propi i característic de cada substància que depèn de la Tº i de la naturalesa o tipus de substància.

    Quan dono un valor de viscositat sempre haig de dir la Tº. La viscositat i la Tº són inversament proporcionals, quan augmenta la Tº la viscositat disminueix ( això és cert als líquids, als gasos és al revés, perquè a l'augmentar la Tº les molècules tenen més E, xoquen més i això fa que el gas sigui més viscós).

    Les unitats per mesurar la viscositat són Poises al SCG i Poiseuille al SI:

    M / L T .............. g/cm s (CGS) ............. P (normalment cP)

    .............. Kg/m s (SI) ................ Poiseuille

    La relació entre la viscositat al dissolvent pur i a la dissolució és que en el segon és superior que en el primer.

    La viscositat també és un fenomen de transport on cal que hi hagi una F, una F de ciselladora, la qual provoca un gradient de velocitat.

    Considerant un tub estret (capil·lar) per saber el volum de líquid que passarà durant un determinat temps entre 2 punts, hem de considerar que la velocitat no és molt elevada, tindrem que el front del líquid és parabòlic.

    radi

    l

    pressió p'

    LLEI DE POISEUILLE : ( aplicable tant a líquids com a gasos = fluids )

    ( p' - p )  r4

    V / t = flux =

    8  l

    Observació d'un cos amb obturació de les venes en relació a la normalitat:

    ( p1' - p1 )  r4

    Flux normal (1)

    8  l ( p1' - p1 ) 1

    = =

    ( p2' - p2 )  r4 ( p2' - p2 ) 0.0625

    Flux cos arteriosclerosis (2)

    8  l

    ( p1' - p1 ) flux 1

    ( p2' - p2 ) = x la diferència de p és que p2 és 16

    0.0625 flux 2 vegades més gran que p1, per tant el cor ha de fer 16 vegades més de pressió.

    El flux quan un líquid circula per una canonada també el podem expressar com :

    Flux = v S (secció) = v  r2

    Sempre superfície d'una circumferència

    ( p' - p )  r 4

    = v  r2

    8  l

    La viscositat de l'aigua a 37ºC és de 0.69 cP i la de la sang a la mateixa Tº és de 3.5 - 4.5 cP, per tant és molt més viscosa.

    FENOMEN DE LA SEDMIENTACIÓ

    Entenem per sedimentació el dispòsit de partícules al cap del temps al fons del recipient, com és el fenòmen que té lloc al suc de taronja envasat. La sedimentació té a veure amb la viscocitat del dissolvent.

    LLEI DE STOKES:

    Ff

    E

    p

    Considerem una partícula esfèrica en un recipeint amb líquid, les forces que actuen sobre aquesta són: el pes, la força de fregament o fricció i l'empenta (Principi d'Arquimedes). Com que la partícula va descendint, cau cap al fons del recipient, vol dir que:

    P - Ff - E = Fr

    dv

    Fr = m x a = m

    dt

    La velocitat de la bola va augmentant fins que es manté constant :

    V ctant Fr = m x 0 = 0

    P - E - Ff = 0

    m g - m' g - Ff = 0 V cos  cos g - V cos  liq g = Ff

    V cos g ( cos -  liq) = Ff

    Ff = 6  r  v V cos g ( cos -  liq) = 6  r  v

    4/18  r3 g (cos -liq) = 6  r  v

    EQUACIÓ DE STOKES

    Hem suposat les partícules esfèriques. Quan no ho són es busca quina és la seva velocitat de caiguda i determinem el radi de Stokes. Es busca una esfera que tingui la mateixa velocitat de caiguda i el radi de Stokes és el que s'aplica.

    Per determinar si el flux (= règim o corrent) és laminar o turbolent apliquem el Nombre de Reynolds. Un líquid es mou amb règim laminar quan les partícules del líquid abansen unes a les altres sense creuar-se. El corrent és turbolent si les partícules del líquid es creuen unes amb les altres.

    R " 1200 laminar

    R " 1200 turbolent

    EXPERIMENT PER DETERMINAR SI EL FLUS ÉS LAMINAR O TURBOLENT:

    KMnO4

    alçada

    diametre canonada

    capil·lar

    Al capillar hi diposito KMnO4 (permanganat de potassi) que té un color morat. La velocitat de sortida d'un líquid em ve donada pel Teorema de Torriccelli que diu:

    Vliq = 2 g h

  • Si no posem massa aigua al dipòsit (h és més petita), l'aigua surt i el permanganat surt com un filet morat Règim laminar

  • Si omplo el dipòsit (h és més gran) l'aigua sortirà de color lila perquè les partícules de permanganat i l'aigua s'ahan barrejat.

  • Per descobrir si el flux és laminar o turbulent amb la Llei de Sotkes tindríem un cas particular a l'aplicar el nº de Reynolds: R " 1 perquè sigui laminar.

    APLICACIONS DE LA VISCOSITAT:

    La viscositat s'utilitza per determinar el pes molecular de macromolècules, és la forma més senzilla i la manera més barata de saber-ho, doncs les macromolecules són difícils de mesurar.

    Si comparem la viscositat d'un dissolvent amb la de la dissolució, aquesta serà més gran. Si és una macromolècula provoca moltes interaccions amb el líquid, per tant la viscositat augmenta.

    La viscositat de la dissolució es pot expressar com la Viscositat Relativa o Viscositat específica.

    Cap de les dues ens dona paràmetres de la macromolècula. Hi ha una altra manera d'expressar la viscositat, és la Viscositat Intrínseca:

    Tendim a treballar amb dissolucions molt diluïdes. A la viscositat intrínseca dilueixo molt la dissolució per eliminar o disminuir les interaccions.

    Suposem 5 dissolucions amb 5 [ ] dif.

    int

    x proteïna A

    x

    x proteïna B

    x

    C

    La relació entre la viscoasitat i la c normalment és lineal, però al laboratori és difícil aconseguir-ho.

    Suposant les 5 dissolucions, calculem la viscositat per a la dissolució, després la  esp i després la  int.

    Un cop sé la  int hi ha una fórmula que la relaciona amb el pes molecular : Fórmula de Mark-Howking

    K i ( ª ) = constants empíriques que coneixem

    ( ª ) = relacionada amb la geometria i la forma de la molècula

    M = pes mol

    A partir de la viscositat intrínseca puc saber el pes molecular de proteïnes o macromolècules.

    Aplicació al camp de l'alimentació:

    Qualsevol aliment té una sèrie de propietats organolèptiques, el conjunt de les quals ens dona la característica de l'aliment.

    Una d'elles és la textura que és aquella propietat que ve determinada per l'efecte que nosaltres podem percebre o mesurar directament de les variacions de les característiques estructurals quan està sotmès a una deformació mecànica. Per exemple la xocolata quan ens la posem a la ma després a la boca i finalment la mastego (aplico una deformació mecànica) en aquest moment percebo la seva textura.

    Per determinar la textura de l'aliment indirectament s'han de valorar totes les propietats de l'aliment: la viscositat, la plasticitat, l'elasticitat, ... Una de les quals és la viscositat.

    Es mesura el temps que triga a caure el líquid.

    Viscosímetre predrestre

    Hi ha una part de les ciències físiques que estudia les deformacions produïdes a líquids i a sòlids per forces mecàniques, la Reologia. Respecte als líquids el que aquesta ciència estudia principalment és la viscositat.

    En base a la viscositat diferenciem dos tipus de líquids: Líquids Newtonians (aquells on la viscositat és constant, sempre i quan la Tº és la mateixa) i Líquids no Newtonians (aquells on la viscositat no és constant).

    Líquids Newtonians són l'aigua, l'alcohol, la majoria de begudes, la llet (excepte si és llet en pols), els olis, els xarops, ...

    Els líquids no Newtonians normalment estan formats per dues fases, com és el cas de les emulsions - tant la fase de dispersió com el medi són líquids - o les suspensions - la fase de dispersió és sòlida i el medi és líquid - (tipus de dispersions). Aquests es poden classificar en Cossos Plàstics (sempre són dispersions) i en Cossos que no varien amb el temps.

    Cossos Plàstics: Aquells que les partícules estan disperses en un líquid Newtonià, com és el cas de la maionesa, la mostassa o el ketxup, la mantega, la margarina, la xocolata, la clara d'ou batuda o el puré de patata.

    Cossos que no varien amb el temps: Un exemple clar és el suc de taronja el qual té partícules flotants. Quan la viscositat varia amb el temps suposa que no podem tenir de nou la viscositat original (com és el cas del suc de taronja) o sí (és el cas de la mel). Quan l'efecte és reversible parlem de substàncies tixotròpiques reversibles i les que no ho són, són substàncies tixotròpiques irreversibles.

  • DIFUSIÓ : Des del punt de vista físic o químic és el que s'anomena un fenòmen de transport (fins ara hem parlat de la viscositat - necessitàvem un gradent de velocitat - i la conductivitat tèrmica - en aquest cas necessitàvem un gradent de Tº -).

  • Perquè es transporti la magnitud física necessitarem un gradent d'una altra magnitud. La difusió transporta massa degut a una gradent de concentració : m - c / x.

    Mitjançant un procés de difusió és com el CO2 arriba als cloroplasts. També és el que permet el transport de moltes substàncies a través de la membrana cellular.

    La difusió és un procés físic totalment espontani, sempre que hi ha un gradent de concentració sempre tenim un fenomen de difusió. Aquesta difusió té un flux Llei de FicK

    D = constant del coeficient de difusió característica de cada dissolució

    Aquesta llei va referida en una única direcció de la difusió (a l'espai). Aplicada a 3 dimensions de l'espai es pot calcular el grau de difusió dels polímers que s'utilitzen per recobrir els envasos d'us alimentari.

    PROPIETATS COLLIGATIVES

    Les Propietats Colligatives van referides a dissolucions, però a dissolucions molt diluïdes perquè les interaccions solut - solut són molt petites. Per tant el comportament d'aquesta està més pròxima a les dissolucions ideals (recordem que són aquelles dissolucions en les quals no hi ha interaccions entre solut - solut). També s'ha de complir que el solut ha de ser no volàtil i no electròlit. Les propietats dependran del número de partícules que trobarem a la dissolució, però no del tipus de partícula.

    Parlarem de 4 propietats colligatives :

    • Descens de la pressió de vapor

    • Augment ebulloscòpic

    • Descens crioscòpic

    • Pressió osmòtica.

    PRESSIÓ DE VAPOR d'un líquid -

    Suposem el cas que tenim un líquid i les molècules d'aquest estan contínuament interaccionant entre elles. Duen una determinada velocitat, on la major part duen la mateixa (velocitat mitjana). Un % la duen major i un altre la duen menor.

    A mesura que les molècules xoquen es crea una Ec que segons la que duguin tindran una velocitat major o menor. Si degut a l'Ec que duen vencen la tenssió superficial del líquid les molècules passaran a estat de vapor (gas). Les molècules que s'han convertit en gas també xoquen. D'aquestes algunes degut a una pèrdua d'energia tornen a estat líquid. Tot aquest procés te lloc a certa Tº. Aquest fenomen acaba un cop s'arriba a una situació d'equilibri, és a dir, trobem el mateix nombre de molècules que passen d'estat líquid a gas i al revés.

    La pressió que exerceixen les molècules de gas en equilibri amb les del líquid és el que anomenem Pressió de Vapor d'un líquid.

    pressió de vapor d'un líquid

    gas

    Tensió superficial

    líquid

    La pressió de vapor dependrà de la Tº, doncs si augmentem la Tº subministrarem més energia al líquid, les molècules xocaran més i per tant augmentarà la seva energia i passaran a gas, augmentant la pressió de vapor.

    Hi ha una relació directa entre pressió de vapor i Tº : a més Tº més pressió de vapor.

    Pv

    760 torr = 1 atm

    fase líquida

    fase gas

    100ºC Tº

    - Al llarg de tots els punts hi ha un equilibri -

    La pressió de vapor de l'aigua és de 100 Cº (1 atm). Qualsevol líquid bull quan la seva pressió de vapor és igual a la pressió atmosfèrica; en el cas de l'aigua aquesta bull a 100 Cº quan la pressió atmosfèrica és 1 atmosfera.

    Temperatura (ºC)

    Pressió vapor (mmHg)

    80

    355.1

    100

    760

    110

    1074.6

    120

    1489.1

    A partir de la corba podem saber també que qualsevol variació de Tº o pressió suposarà un augment de líquid o vapor, sabrem quina augmentarà i quina disminuirà (punts 1, 2, 3 i 4)

    Pv

    líquid 1

    vapor

    4 2

    3 Tº

    APLICACIONS DE LA RELACIÓ PRESSIÓ VAPOR-TEMPERATURA:

    Suposant el cas de tenir un autoclau, un recipient amb aigua tancat hermèticament. La pressió a l'interior és més gran que a l'exterior. A l'aplicar Tº i tenint el recipient tancat, es produeix una sobrepressió, l'aigua bullirà amb més Tº, segons la que sigui ja assegurarem l'esterilització.

    temperatura

    -A- P*A -B- P*B

    suposem els líquids miscibles

    temperatura A, B PA, PB, PT

    XvA, XvB

    A, B P*A

    P*B

    XLA, XLB

    Per relacionar les pressions parcials a la barreja amb les pressions parcials de cada un dels líquids inicials trobem la Llei de Raoult, diu: La pressió parcial del gas A a la barreja és igual a la pressió de vapor de A (a Tº ctnat.) pur per la fracció molar de A a la fase líquida.

    Aplicant la Llei de Dalton: PA = PT XvA P*A XLA = PT XvA

    PT = P*A ( 1- XLB)

    ( per aplicar aquesta llei ens cal que la pressió de vapor de A estigui a la mateixa Tº que a la ed la barreja )

    A les olles de pressió el menjar es cou més de pressa que a les olles normals, perquè al tenir una pressió atmosfèrica més gran voldrà dir que l'aigua bullirà a una Tº superior, durant més temps tindré l'aigua líquida i amb menys temps tindré el menjar cuit (hem de tenir en compte que els aliments es couen més bé amb aigua líquida)

    Perquè fan pudor les clavagueres quan plou? Quan plou la pressió atmosfèrica baixa, a la mateixa Tº tindrem un desequilibri, augmentarà la fase vapor (que és el que olorem).

    APLICACIÓ DE LA PRESSIÓ E VAPOR ALS ALIMENTS:

    Quan més aigua té un aliment més fàcilment s'alterarà, per aquest motiu en el procés de conservació dels aliments el que a vegades busquem és l'eliminació de l'aigua.

    Observem que aliments amb el mateix contingut en aigua no s'alteren d'igual manera. Això és degut a que l'aigua forma diferents associacions dins de l'aliment, i depenent de quines siguin s'alterarà més o menys. Parlarem d'un nou paràmetre, l'Activitat de l`aigua d'un aliment (Aw) per relacionar o preveure les alteracions de l'aliment (també dependrà del pH i de la concentració, però és dels més fiables). El seu valor màxim és 1.

    L'Aw a Tº superior a 0ºC dependrà de la Tº i de la concentració de soluts de l'aliment. A Tº inferiors a 0ºC només dependrà de la temperatura. Això ens permet comparar l'Aw d'un aliment a Tº ambient amb l'Aw del mateix aliment però congelat.

    Un altre paràmetre important és el que anomenem Isotermes (=temperatura). Són unes representacions gràfiques fetes a Tº constant en situació d'equilibri que ens relaciona en un aliment el contingut d'aigua, expressat en gs d'aigua per gs de matèria seca, i l'Aw de l'aliment.

    En condicions de Tº constant i equilibri la quantitat d'aigua retinguda a l'aliment en relació a la humitat relativa de l'atmosfera que envolta l'aliment.

    Les Isotermes poden ser de Sorció o Desorció: Les Isotermes de Sorció són aquelles en les quals partim de l'aliment sec, deshidratat. A les Isotermes de Desorció partim d'un aliment hidratat.

    Humitat

    Desorció

    Sorció

    Aw

    És molt més fàcil que un aliment perdi aigua que no pas que la guanyi, per tant les representacions gràfiques d'isotermes de sorció i desorció no coincideixen. En aquesta situació diem que estem en un cas de Histeresi.

    DESCENS DE LA PRESSIÓ DE VAPOR -

    Aquesta propietat colligativa ens diu que si tinc per un costat un dissolvent i després la dissolució, si la Tº és la mateixa en ambdós casos puc trobar la pressió de vapor de la dissolució i del dissolvent pur. La pressió de vapor de la dissolució és sempre menor a la pressió de vapor dels dissolvent pur per a una mateixa Tº.

    Si la dissolució és molt diluïda puc dir que : Pv = P* X dissolvent

    "P = P* - Pv

    "P = P* (1 - X dissolvent)

    X solut

    "P = P* Xs

    AUGMENT EBULLOSCÒPIC -

    - Quan poso una olla a bullir li afegirem la sal un cop ja ha arrencat el bull -

    Si tinc un dissolvent pur aquest bull quan la seva pressió de vapor és igual a la pressió atmosfèrica. Però si en lloc de ser un dissolvent pur tenim una barreja, la dissolució bullirà més tard que si tinc el dissolvent pur.

    P* Pv

    dissolvent

    dissolvent + solut

    Tº 100ºC Tº 104ºC

    P*v 320 mm Pv 300 mm

    760 mm 760 mm

    Una dissolució té una temperatura d'ebullició més alta que la del dissolvent pur. Aquests fet fa que el dissolvent necessiti menys Tº per bullir:

    "Te (augment ebulloscòpic) = Te - Tºe

    "Te = Ke ms (molalitat)

    Quan les dissolucions són molt diluïdes la m és quasi la mateixa que la molaritat.

    Ke (constant ebulloscòpica que depèn només de les característiques del dissolvent)

    R = constant dels gasos

    Teº = Tº ebullició del dissolvent pur

    lvap = calor latent : calor necessari per evaporitzar 1 g de dissolvent

    (º) = valor absolut

    DESCENS CRIOSCÒPIC -

    - A les carreteres de muntanya tirem sal al costat per tal que l'aigua trigui més a congelar-se, és a dir, perquè per a glaçar-se necessiti temperatures més baixes -

    Si observem la Tº de congelació del dissolvent i la de la dissolució, aquesta és sempre menor a la del dissolvent pur.

    Dissolvent dissolvent

    + solut

    0ºC - 4ºC

    "Tc = Tcº - Tc

    "Tc = Kc ms

    Kc = constant crioscòpica (depen només del dissolvent)

    (º) = dissolvent pur

    lf = calor latent de fusió per gram

    Tc = Tº absoluta amb graus kelvin (273 kelvin)

    PRESSIÓ OSMÒTICA -

    La pressió osmòtica està molt relacionada amb la distribució de l'aigua al cos. Parlarem de membrana semipermeable quan aqueta deixa passar a través d'ella les molècules del dissolvent però no del solt.

    L'Osmosis és el pas de molècules a través d'una membrana semipermeable d'una zona més concentrada a una amb menys concentració. Aquests terme ve d'una paraula grega que vol dir “empenta”.

    P atmosfèrica P atmosfèrica + 

    volum

    h

    volum

    membrana semipermeable

    P* > Pv

    Tot sistema té tendència a equilibrar-se, per tant l'aigua passa del dissolvent a la dissolució i al revés, però el flux serà més important d'esquerra a dreta, de tal manera que augmentarà el volum dret i disminuirà el volum esquerra fins arribar a un equilibri. La diferència d'alçada entre capillars és el que correspon a la pressió osmòtica: és la pressió exercida per aquests volum d'alçada h. La representem amb la lletra .

    Podrem definir la pressió osmòtica de dues maneres. Una quan el sistema està en equilibri la diferència de pressions entre el dissolvent i la dissolució, i l'altra aquells pressió que haig d'exercir sobre la dissolució perquè en situació d'equilibri no passi aigua.

    Van't Hoff va proposar que com que partim d'una dissolució molt diluïda el seu comportament era molt similar al dels gasos:

    n

     V = n R T  = R T

    V

    Quan les [ ] són molt

    n / V = M diluïdes la M " n.

    LLEI DE VAN'T HOFF

    P atm

    Com que l'únic que importa és el nombre de partícules i no la composició, la P osmòtica serà igual per a les dues l'aigua no passarà a través de la membrana.

    Dues dissolucions de igual concentració tindran la mateixa P osmòtica. Si la dissolució té més d'un solut la P osmòtica de la dissolució seria igual a a + b + c, considerant que A, B i C estan a la mateixa concentració.

    Un cas apart és quan per exemple tenim Clorur Sòdic - NaCl -, el qual quan el posem en aigua es dissocia en ions Na+ i ions Cl-, per tant si en un capillar hi tinc glucosa i a l'altre hi tinc NaCl, l'aigua travessarà la membrana d'esquerra a dreta perquè tinc el doble de partícules a NaCl ( glucosa = 0.1 R T //  NaCl = 2 x 0.1 R T ). Amb això diem que en el cas d'electròlits no es compleix la Llei de Van't Hoff.

    EFECTES OSMÒTICS DE LES DISSOLUCIONS :

    Per conèixer quins són aquests efectes ens cal saber el nombre de partícules. Sempre que parlem d'efectes osmòtics, parlem en lloc de mols d'osmols. Un osmol és la quantitat en gs d'una partícula osmòticament activa, independentment que sigui un àtom o una molècula.

    1 osmol glucosa

    180 gs glucosa

    1 osmol etanol

    46 gs etanol

    1 osmol sacarosa

    342 gs sacarosa

    1 osmol urea

    60 gs urea

    1 osmol sodi

    23 gs sodi

    1 osmol clor

    35.5 gs clor

    1 osmol hidrogen

    1 g hidrogen

    1 osmol calci

    40 gs calci

    Quan ens referim a la concentració parlem de mols. Quan parlem d'osmols parlarem d'Osmolaritat i Osmolalitat. Per determinar la pressió osmòtica utilitzarem l'Osmòmetre.

    Quan dues dissolucions tenen la mateixa p osmòtica és diu que són Isotòniques, quan una està més concentrada que l'altra direm que són Hipertòniques o Hipotòniques depen del cas.

    Els bioquímics per conèixer la composició dels glòbuls vermells, els posen en un medi hipotònic respecte aquests per produir hemòlisi, el seu trencament, i poder estudiar el seu contingut.

    [ ]1

    [ ]2 [ ]2

    Hemòlisis Cremació

    [ ]2 < [ ]1 [ ]2 > [ ]1

    El fenomen de posar una partícula en un medi hipotònic respecta ella, rep el nom d'Hemòlisis. Quan el medi és hipertònic el fenomen rep el nom de Cremació.

    Així tindrem que les begudes hauran de ser isotòniques amb els sucs gàstrics per tal que la seva ingestió no sigui perjudicial per a les cèllules de l'estómac. Sabem que l'aigua destillada és hipotònica respecte els sucs, i que el lleixiu és hipertònic. Alhora d'elaborar fàrmacs ingectables, coliris, ... haurem de tenir present aquests fenomen.

    Dins l'organisme el ronyó és el dispositiu osmòtic per excellència, la funció del qual és eliminar aquelles substàncies de desfet, per osmosi, de la sang a l'orina.

    A les plantes també hi trobem el fenomen de l'osmosi, en aquests cas parlem de capillaritat.

    FENOMEN D'OSMOSI INVERSA:

    En un sistema en equilibri on hem exercit una sobre pressió sobre la dissolució, obliguem a l'aigua a passar cap al dissolvent:

    P

    

    Pt = Patm + p +

    Aquest sistema es fa servir per desalinitzar l'aigua de mar en aquelles zones on no es disposa de suficient aigua potable. S'utilitza una membrana resistent i impermeable a la sal, que ha de permetre un cert flux d'aigua.

    Una altre aplicació de l'osmosi inversa és la que es produeix en l'elaboració del suc de taronja Danone. Així aparagué una polèmica amb la competència, la qual afirmava que el seu suc de taronja era natural mentre que el Danone era concentrat. Tenien raó, però el motiu de la concentració, no era ni més ni menys que econòmic. Així alhora de transportar i distribuir el producte necessitaven menys capacitat de transport, a més recordem que l'aigua facilita que el producte es faci malbé.

    PROPIETATS DE LES DISSOLUCIONS D'ELECTRÒLITS

    ELECTRÒLIT : És aquella substància que dissolta en aigua es dissocia i és capaç de conduir el corrent elèctric.

    Des d'un punt de vista químic, els electròlits poden ser àcids, bases, sals, ... Els electròlits no compleixen les propietats colligatives com a tal. Les reaccions amb electròlits sempre són més ràpides que sense ells. Un és una partícula que ha guanyat (anió) o a perdut (catió) electrons. Aquestes dissolucions amb electròlits sempre són elèctricament neutres.

    DIFERÈNCIES ENTRE COMPOST IÒNIC i COMPOST COVALENT:

    L'enllaç iònic és aquell en el qual els electrons que haurien de compartir 2 molècules se'ls en du una de les dues.

    Els compostos iònics tenen la característica que en estat sòlid són ions. Quan un compost iònic el posem en aigua es dissocia:

    Na+ Cl- Cl- + Na+ + H2O.

    En canvi un compost covalent en forma sòlida està format per àtoms, molècules. Al posar-lo amb contacte amb aigua primer s'ionitza:

    H2O

    CH3COOH CH3COO- + H+ dissocia

    Els electròlits en medi aquós tenen la capacitat de transmetre el corrent elèctric, aquesta qualitat l'utilitzarem per estudiar el seu comportament.

    Parlem de la Llei d'Ohm, imaginem un tros de fil elèctric de longitud L i una secció S, la intensitat del corrent que hi circula és directament proporcional a la diferència de potencial aplicada i inversament proporcional a la resistència.

    LLEI D'OHM

    L

    S

    I = ampers

    R = ohm ()

    V = volts

    A les dissolucions d'electròlits també podem aplicar aquesta llei sempre hi quan el voltatge no sigui massa gran. La R sempre serà constant si és el mateix conductor.

    V

    I =

    R m2

     =  =  m

    l m

    R = 

    A  = Coeficient de proporcionalitat

    Resistència específica.

    Quan parlem de conductors introduïm una altra magnitud, la Conductància, és la inversa de la resistència:

    A

    C = 1 / R C = K (-1 = siemen)

    l

    La K s'anomena Conductivitat Específica (m-1-1), ens permet conèixer la facilitat dels electròlits per conduir la corrent elèctrica.

    El corrent elèctric és un xorro d'elctrons. Si estem en una dissolució d'electròlits, els responsables són els ions.

    conductímetre

    l elèctrodes

    A

    ànode (+) càtode (-)

    SO=4 Mg++

    Sulfat magnesi

    Quan el que transporta són els ions hi ha un desplaçament de matèria. Normalment queda dipositada als elèctrodes (sistema com pinten els cotxes o es fan banys de plata a les estisores : banys electrolítics).

    Quan estem en un dispositiu com l'anterior la l és la distància entre els 2 elèctrodes i la A és la superfícies d'un d'ells.

    l

    R =  l / A = constant de la cella A / l = invers de la constant de la cella

    A

    Un conductímetre en principi ens calcula la conductància ( el pHímetre és un conductímetre adaptat). En un dispositiu com aquest hem de calibrar el conductímetre que em valorarà la C. Hi situo KCl del qual en conec la conductància específica, llegint el conductímetre sé quina és la constant de la cella per aquell aparell. Moltes vegades s'iguala la constant de la cella a 1 per facilitar les dades C=K.

    Per comparar K ens hem de referir al nombre de mols de cada dissolució, parlaríem de conductivitat molar (^):

    Un altre valor és la conductivitat equivalent, la qual té en compte la càrrega que transporta cada ió a part del nombre de mols. Per tant resulta la mesura més adequada per comparar:

    Per comparar diferents dissolucions utilitzarem la conductivitat equivalent. Les conductivitats equivalents augmenten amb les dissolucions més diluïdes (afegim més dissolvent). A dilució infinita (tendeix a 0), respecte per cada substància, tindrem els valors màxims de conductivitat equivalent.

    ^

    x

    "concentració

    La conductivitat infinita ( 0) té uns valors màxims pels àcids, uns valors intermitjos per les bases i un valor mínim per les sals.

    L'HCl a elevades concentracions té una conductivitat elevada. En canvi, l'àcid acètic (CH3COOH), a elevades concnetracions la conductivitat és petita i augmenta amb les dilucions. El mateix passa a les bases. Els electròlits que a dilucions poc diluïdes tenen valors petits, és el que coneixem com a àcids o bases febles. Els àcids o bases fortes, a concentracions intermitges tenen valors molt elevats de conductivitat.

    Sembla ser que a les bases i als àcids forts, la conductivitat varia poc amb la concentració, en canvi, als febles la conductivitat varia poc.

    H2O (afegim aigua)

    HCl H + + Cl -

    H2O

    CH3COOH CH3COO- + H + 0.1 N

    Situació d'equilibri -perquè l'equilibri es mantingui la reacció es desplaça cap a la dreta, es formen més productes-

    En funció de la conductivitat podem determinar si un electròlit és febles o és fort. Hi ha valors diferents de conductivitat depenent de la substància degut al nº d'ions de la concentració i a la càrrega que duen i la velocitat en la que es mouen.

    H + Cl - Na+ Cl- K+ Cl-

    Suposo 3 dissolucions d'igual concentració (0.1 M) i que també tenen la mateixa càrrega (1). En igualtat de condicions la conductivitat tampoc és la mateixa, per tant les diferències de valor seran degudes a la velocitat dels ions. La velocitat que adquireix un ió depèn de la diferència de potencial que s'aplica, és a dir, del voltatge.

    Per comparar dissolucions, la diferència de potencial hauria de ser la mateixa, però no sempre és així. Una magnitud que ens ho permet és la mobilitat iónica, la velocitat de l'ió a l'aplicar una diferència de potencial de 1 volt/cm.

    sistema CGS ( / 104 SI)

    Existeixen unes taules que ens donen les mobilitat iòniques de diferents ions. El protó (H+) i l'OH tenen els valors més alts; es creu que és per l'estructura de l'aigua, se suposa que els protons i els OH salten pels ponts d'hidrogen.

    La mobilitat dels ions és directament proporcional a la càrrega de l'ió i directament proporcional a la massa de l'ió; com és que amb més massa més facilitat?

    Un exemple és el Li (7), el Na+ (23) i el K (39). El Li té una mobilitat iònica de 4, el Na de 5 i el K de 7. Degut a que els ions en dissolució no estan com a tals sinó que estan envoltats de molècules d'aigua, un determinat nombre de molècules d'aigua. Així el Li és el què tindrà més molècules d'aigua (la càrrega dels 3 és la mateixa), perquè és el que al tenir la massa més petita té una major força d'atracció per l'aigua.

    Aquest nº de molècules d'aigua que atreuen els ions, s'anomena nombre d'hidratació, que és directament proporcional a la càrrega i inversament proporcional a la massa en ions d'igual cèrrega.

    Conductitvitat equivalent a dilució infinita d'algunes sals:

    Dissolució

    Clorur

    Nitrat

    Li

    98.06

    94.38

    Na

    108.06

    104.53

    K

    129.05

    125.49

    A + càrrega + nº d'hidratació

    A - massa + nº d'hidratació (igual massa)

    GRAU de DISSOCIACIÓ : ens mesura la relació entre l'electròlit que s'ha dissociat i el que no.

    (a la mateixa Tº)

    APLICACIONS de la CONDUCTIVITAT :

    Podem estudiar la conductivitat de diferents fluids del nostre organisme. S'utilitza prt detectar possibles malalties.

    Els ions més abundants als fuids orgànics són : el Na+, el K +, el Cl- i el CO3H-. El nº total d'ions és practicament el mateix a tots els fluids orgànics, però en un fluid hi trobarem més ions d'un tipus i en d'altres menys.

    La conductivitat del suc gàstric és 4 vegades la conductivitat del plasma, perquè l'HCl conté protons, els més ràpids.

    També s'utilitza la conductivitat per determinar el volum de glòbuls vermells a la sang. Els glòbuls vermells no són conductors, el plasma si que ho és.

    També ens serveix per l'estudi de les membranes cellulars, concretament de la seva permeabilitat.

    ELECTROFORESI = tècnica que es basa en que els ions poden conduir el corrent elèctric i en la mobilitat dels mateixos.

    Amb l'estudi de la conductivitat també podrem fer valoracions àcid-base:

    • Valoració d'un àcid FORT :

    Afegim en una bureta NaOH i com que la conductivitat del NaCl i H2O és inferior a la de H+ + Cl-, la conductivitat disminueix. Quan continuo afegint NaOH i ja no hi ha H+ i Cl- per reaccionar, queden Na+OH- que de nou augmentaran la conductivitat.

    HCL H+ + Cl

    H2O

    H2O NaCl

    Conductància

    Punt d'inflexió

    Volum afegit de NaOH

    • Valoració d'un àcid FEBLE :

    A mesura que es va consumint l'ió acetat i els protons, l'àcid acètic es dissocia de nou per mantenir l'equilibri (durant molts estona mentre tinc àcid acètic).

    CH3COOH + H2O CH3COO- + H+

    Àcid acètic ió acetat protons

    CH3COONa H2O

    Acetat sòdic

    Punt d'inflexió

    Volum afegit de NaOH

    Punt

    d'equivalència

    S'ha acabat l'àcid acètic i el NaOH es dissociarà en Na+ i OH-

    Durant el temps en que la reacció es manté constant, la conductivitat és la amteixa, però com que també tenim acetat sòdic, la conductivitat va augmentant a poc a poc.

    (en situació d'equilibri no hi ha cap factor que el trenqui excepte la Tº)

    Si tinc una dissolució amb ions i aplico un elèctrode, aquests es desplacen arrossegant molècules d'aigua. Els ions en aquesta dissolució no són independents, hi ha ions positius i ions negatius, per tant, hi ha una interacció. Si la dissolució és molt gran es podria considerar que si que ho són. Els ions que envolten a un ió de càrrega contrària reben el nom d'atmosfera iònica.

    La interacció també depèn de la concentració, de la Tº, de la constant dielèctrica del medi (capacitat aïllant del dissolvent) i de la viscositat.

    La capacitat elèctrica es veu frenada per diferents factors:

    - +

    La diferència entre la conductivitat teòrica i la conducitvitat pràctica ens condueix a la introducció d'un nou concepte, l'activitat ( = coeficient d'activitat).

    a = concentració efectiva o experimental

    c = concentració real o teòrica (o qualsevol altre paràmetre)

  • M NaCl - 0ºC

  •  real = 0.448 atm

     experimental = 0.40 atm

    0.40

     = = 0.9 actua al 90%

    0.448

    Sempre que tenim una dissolució d'electròlits parlarem de coeficient d'activitat i no de concentracions. Una dissolució d'electròlits a 0.01 M no té un comportament ideal, en canvi aquella que no és una dissolució d'electròlits sí que ho és.

    En una dissolució d'electròlits el coeficient d'activitat mai és 1, sempre és més petit. Qualsevol magnitud proporcional a la concentració em permet trobar el coeficient d'activitat.

    • RELACIÓ entre  i la [ ] :

    Aquesta relació s'explica mitjançant la Teoria Debye-HücKel. Per aplicar-la `sha de partir de tres supòsits:

  • Els electròlits estan totalment dissociats en forma d'ions.

  • Les dissolucions d'electròlits són diluïdes ( [ ] " 0.01 M ).

  • Tots els ions que estan a la dissolució estan envoltats per la seva atomòsfera iònica.

  • A partir d'aquestes hipòtesi van arribar a la conclusió:

    K ( 25ºC - 298 K ) = 0.5

     : força iònica

    zi =càrrega, valència

    mi = tots els ions del medi

    EFECTE SALÍ:

    Quan vull estudiar el comportament del medi, el comportament d'una substància de dissolució, un dels factors que cal tenir en compte és la força iònica. Aquest efecte rep el nom d'efecte salí, afecta a la velocitat de la reacció.

    La dissolució d'una proteïna depèn de la Tº, del pH, de la [ ] i de la  del medi. En aquest cas podríem parlar de dos tipus d'efecte salí:

    • Efecte salí positiu (si a l'augmentar la  del medi, augmenta la solubilitat de la proteïna).

    • Efecte salí negatiu (si a l'augmentar la  disminueix la solubilitat de la proteïna)

    APLICACIÓ de l'EFECTE SALÍ POSITIU o NEGATIU sobre les proteïnes:

    Suposant el cas d'una dissolució amb tres proteïnes ( A precipita a 0.4, B precipita a 0.45 i C precipita a 0.6), per aïllar-les o purificar-les, aniré augmentant la força iònica del medi fins aconseguir C. Per augmentar la  haig d'afegir al medi ions el més neutres possibles, normalment clorur de sodi o clorur de potassi. Per disminuir la  del medi diluiré la dissolució perquè  depèn de la molalitat.

    * MIGRACIÓ dels IONS a l'APLICAR un ELÈCTRODE:

    El deplaçament dels ions és en forma de zig-zag. L'atmòsfera iònica es destrueix i reconstrueix constantment. El temps que triga a fer el cicle és el temps de relaxació. Per a una dissolució de 0.01 M és de 10-7 segons.

    EQUILIBRI ÀCID - BASE

    Els primers que van explicar el concepte d'àcid i de base van ser Brönsted i Lowry l'any 1923. Aquests van dir que un àcid era aquella substància que en dissolució és capàs de cedir H+;

    HCl H+ + Cl-

    CH3COOH CH3COO- + H+

    (àcid acètic)

    i que la base era aquella substància capàs d'acceptar H+: NH3 NH4+

    Sempre que tenim una reacció, si A és un àcid, obtenim la seva base conjugada:

    HCl H+ + Cl-

    Àcid Base conjugada

    NH3 NH4+

    Base Àcid conjugat

    Un àcid és més fort com més tendència té a cedir H+ (HCl = àcid fort i CH3COOH = àcid feble). Exactament el mateix ho podem aplicar a les bases.

    La relació entre un àcid i la seva base conjugada és que com més fort és l'àcid, més feble és la seva base conjugada.

    Ells diuen que no cal parlar d'àcids i bases, sinó d'àcids i àcids conjugats, és a dir, tractar a les bases en funció de les característiques dels seus àcids conjugats.

    + -

    - +

    Al cap d'uns anys un altre senyor, Lewis, i va donar una altra definició sobre àcid i base. Aquesta és més correcte que l'anterior.

    NaOH (hidròxid sòdic) Na+ +OH-

    Base

    Àcid és aquella substància capàs d'acceptar electrons i la base és aquella substància capaç de cedir electrons. Hi ha substàncies que es poden comportar com a àcids o com a bases, com és el cas de l'amoníac, l'aigua, ... aquestes substàncies s'anomenen anfòteres o anfipròtiques.

    HA + H2O A- + H+

    Per definir l'equilibri utilitzem un paràmetre, la constant d'equilibri:

    L'aigua en una dissolució sempre està en excés i la seva “a” sempre és 1 (aH2O = 1).Considero que aquest àcid està molt diluït i puc posar el quocient de concentració en lloc del quocient d'activitats:

    Aquesta Ka ens expressa la força de l'àcid. Els àcids forts no tenen una Ka perquè estan totalment dissociats, són reaccions irreversibles, per tant, no hi ha equilibri. Així només parlo de Ka en àcids febles i el mateix per les bases.

    Dins dels àcids febles n'hi ha de més i menys forts. Quan més gran sigui la Ka, l'àcid serà més fort (dins dels febles). Igual per les bases.

    NH3 + H2O NH4+ + OH-

    Base feble

    aNH4 x aOH [NH4+] [OH]

    Kb = =

    aNH3 x aH2O [NH3]

    - Kb > base + forta -

    Hi ha àcids que poden perdre més d'un H+, els àcids polivalents, com és el cas de l'àcid fosfòric:

    H3PO4 H+ + H2PO4- (fosfat monobàsic) Ka = 7.11 10-3

    Àcid (+ fort) base conjugada

    H2PO4- H+ + HPO4= (fosfat bibàsic) Ka = 6.34 10-8

    Àcid base conjugada

    HPO4= H+ + PO4= Ka = 4.37 10-13

    Àcid (+ feble) base conjugada

    Sempre que tenim un àcid polivalent, les seves bases conjugades són anfòteres.

    H2O OH- + H+

    H2O + H2O OH- + H3O+

    aOH - aH+

    Ka = = aOH - aH+ = [OH-] [H+]

    aH2O

    Sempre, independentment de l'entorn, OH H sempre és igual a una constant.

    L'únic paràmetre que fa variar K és la Tº, i concretament en el cas de l'aigua:

    Tº (Kelvin)

    Ka

    273

    0.05 10-14

    298

    1 10-14

    313

    3.8 10-14

    373

    4.8 10-14

    • A 25ºC 1 10-14 = [OH-] [H+] (això sempre és constant)

    • Si a més és neutre [H+] = [OH-] = 10-7

    • Si el medi és àcid [H+] > [OH-]

    • Si el medi és bàsic [H+] < [OH-]

    Aquests valors són molt petits i per treballar no són còmodes, així que Sorensen va inventar l'escala del pH:

    Escala de pH: 1 - 6 - 7 - 8 - 14

    - Log Kw = - log ([OH-] [H+]) - Log Kw = - log ([OH-]) - log ([H+])

    pK pH pOH

    En el cas de l'aigua: - log 10-14 = - (-14) log 10 = 14 x 1 = 14

    Això es compleix sempre

    APLICACIONS del pH:

    Qualsevol fruit de l'organisme varia entre 5 i 8 pH. Els valors de pH a l'organisme no poden pujar o baixar més d'un grau. Qualsevol fluid de l'organisme excepte variar de pH +/- 1.

    La mesura del pH és fonamental per a la reanimació (en cas d'hipotèrmia) i també per a les operacions cardíaques (operacions a cor obert).

    Quan ens morim el pH de les cèllules disminueix, però quan comencen els processos de putrefacció, el pH torna a pujar.

    Les florits o verdet actuen sempre a pH entre 2 i 9, i els llevats entre 2 ½ i 8 ½, per això actuen sobre la fruita àcida. Els bacteris tenen un marge de pH > 4 sempre.

    Colstridium botulinum responsables de les conserves bufades, només actua a pH de 4, per això les fruites fresques àcides o els tomàquets, només caldrà bullir-los per esterilitzar-los.

    El blat només creix quan el pH de la terra és bàsic.

    El pH marí és bàsic, la flora i la fauna marina viuen a un pH aproximat de 8.

  • Àcids febles:

  • CH3COOH CH3COO- + H+

  • M)

  • 0.1 M - x x x

    [CH3COO-] [H+] x x x2

    Ka = = =

    [CH3COOH] 0.1- x 0.1

    (la diferència és tant petita que es pot despreciar)

    x = Ka 0.1 Ka ( [ ]o de la dissolució) = [H+]

    pH = - log Ka [ ] = - log (Ka [ ]o)1/2 = - ½ log ( Ka [ ]o )

  • Bases fortes:

  • NaOH Na+ + OH-

    (0.1 M)

    0.1 M 0.1 M 0.1 M

    pOH = - log [OH-] = - log [0.1] = 1

    pH = 14 - pOH = 14 - 1 = 13

    pH = 14- (- log [ ])

  • Bases febles:

  • Com CALCULAR el pH de les SALS:

    NaCl Na+ + Cl-

    Ve d'un àcid fort i d'una base forta tindrà un pH neutre

    CH3COONa (àcid acètic) CH3COO- + Na+

    Ve d'una base forta i d'un àcid feble ió acetat (base forta)

    H - OH

    - caràcter bàsic -

    CH3COOH

    NH4Cl NH4+ + Cl-

    (hidròxid amònic)

    H - OH

    - excés de protons medi caràcter àcid -

    NH3+H+ NH4OH

    RELACIÓ entre Pk d'ÀCIDS i BASES CONJUGADES:

    • ÀCID + H2O BASE + [H+]

    Ka

    • BASE + H2O ÀCID + OH-

    Kb

    Ka x Kb = [H+] [OH-] = 10-14

    - 10-14 = Ka x Kb - log 10-14 = - log (Ka Kb)

    aplico log a ambdós costats

    14 = - (log Ka + Log Kb)

    14 = - log Ka - log Kb

    Relació àcids i bases conjugades:

    Relació proporcional: com més petita és Ka més feble és l'àcid i com més gran és Ka més fort és l'àcid (el mateix per les bases).

    Relació inversa: com més gran sigui pK més feble serà l'àcid i com més petit sigui pK més fort serà l'àcid (el mateix per les bases).

    En lloc de parlar de pKa i pKb podem parlar sempre de pKa, perquè hi ha una relació entre pK àcid i el dela seva base conjugada:

    • àcid base conjugada (ka - pka)

    • base conjugada àcid (kb - pkb)

    Com es calcula el pH de la solució:

    La solució tampó estaria formada per dues dissolucions:

    CH3COOH CH3COO- + H+ pK àcid

    (0.1 M)

    CH3COONa CH3COO- + Na+ pK bàsic

    A partir de la fórmula de Hendenson-Hasselback:

    CH3COOH CH3COO- + H+

    c - x Ka x x

    [K+] [CH3COO-]

    Ka =

    CH3COOH

    S'aïllen els protons:

    [CH3COOH]

    [H+] = Ka

    [CH3COO-]

    [CH3COOH]

    - log [H+] = - log (Ka )

    [CH3COO-]

    [CH3COOH]

    pH = - log Ka - log

    [CH3COO-]

    [CH3COOH]

    pH = pKa + log

    [CH3COO-]

    Les fórmules ens permeten veure com varia el pH d'aquesta solució amortidora a l'afegir una base o un àcid.

    Si en aquest medi que està en equilibri li afegeixo HCl, l'equilibri es deplaçarà cap a l'esquerra i posant els valors a les fórmules podré veure la variació de pH.

    El pH varia a causa de la relació entre àcids o bases i no per la [ ]. Si la [àcid] és la mateixa que la [base conjugada] pH = pKa.

    FÓRMULA de la CAPACITAT AMORTIDORA:

    (Slyke)

     és la quantitat que es pot afegir de A o B per tal de provocar una variació del pH en 1 unitat.

    

    pH

    4.76

    Segueix una campana, on el màxim en aquest cas és de 4.76 pKa de CH3COOH. En el moment on la capacitat amoritdora és màxima (sempre coincideix amb el pKa).

    La  és màxima quan la [pH] i [pKa] sigui la mateixa.

    SIST. HETEROGÈNICS i FENÒMENS de SUPERFÍCIE

    Suposant 2 sistemes homogenis  i  i el conjunt dels dos  , seria un sistema heterogeni. La zona de la superfície  que toca amb  té unes molècules diferents. Aquesta superfície de separació s'anomena interfase (= interfacie).

    interfase

    L'estudi del comportament de les molècules de l'interfase es coneix amb el nom de fenòmens de superfície.

    POSSIBLES INTERFASES:

    Tenim tres possibles estats de regressió, per tant entre els tres apareixeran diferents superfícies d'interfase:

  • gas - líquid

  • gas - gas

  • gas - sòlid

  • sòlid - líquid

  • sòlid - sòlid

  • líquid - líquid

  • Gas - líquid : un exemple és qualsevol líquid amb contacte amb l'aire, com per exemple l'espuma de la cervesa, la clara d'ou batuda, l'espuma del capuccino, la mousse de iogurt, ...

    Gas - sòlid : substància sòlida amb contacte amb l'aire com per exemple la molla del pa, els gelats, ...

    Gas - Gas : aquesta interfase no existeix perquè els gasos són sempre miscibles, mai heterogenis.

    Líquid - Líquid : emulsions, cremes cosmètiques, la llet, la maionesa, ...

    Líquid - sòlid : són les suspensions com els xarops o els sucs de taronja.

    Sòlid - sòlid : com per exemple el cola-cao, el nescafé, els carmels de sucre, ...

    FENÒMEN de TENSIÓ SUPERFICIAL:

    El fenomen de la tensió superficial mesura la tendència a contraure's la superfície, és un fenomen espontani.

    El treball que hauria de fer sobre la superfície per aconseguir augmentar (oposar-me a la contracció) la superfície és la tensió superficial.

    S.I.: J/m2

    Filferro

    d

    pellicula fluid

    F

    l

     F d F

     = = = (N/m)

    s l d l

    A qualsevol interfase no podré parlar de tensió superficial, només a les següents: líquid - gas i sòlid - gas. A una interfase líquid - líquid parlarem de tensió interfacial i sempre l'expressarem amb N/m.

    Com a forma geomètrica considerarem la gota d'aigua com una esfera. Les gotes aïllades dels líquids sempre adopten una forma esfèrica, perquè la relació entre superfície i volum és més petita.

    Els senyors Young i Laplace estudiaren aquest fenomen i en trobaren la següent relació:

    P

    La tensió superficial és constant, com més petit és el R, l'increment de P ("P) serà més gran, per tant la diferència entre la pressió interior i la pressió exterior serà més gran. Si el R és més gran "P serà més petita i per tant qualsevol F podrà trencar la geometria.

    R = "

    Parlarem d'una superfici llisa

    "P = 0 Pext = Pint

    Els aparells per mesurar la tensió superficial són els Tensiòmetres.

    L'equació de Young-Laplace ens permet calcular la tensió superficial a partir d'un mètode que rep el nom de “Mètode d'ascens capillar”.

    Tenim un capillar dins d'un recipient. L'aigua puja pel capillar fins a un cert límit. Aquest no és horitzontal perquè hi actuen dues forces: la força d'adhesió (força que exerceixen les molècules sobre el capillar) i la força de cohesió (força entre molècules).

  • Força d'adhesió > Força de cohesió superfície corba ( < 90º)

  • Força d'adhesió < força de cohesió superfície corba ( > 90º)

  • (el líquid no mulla; en el mercuri i líquids densos)

    El líquid puja fins a una determinada h, perquè la P a l'interior del tub és més petita, fins que la diferència de la Pext i la Pint és igual a la pressió hidrostàtica ( "P = gh), pressió que exerceix la presència del líquid.

    A

     

    R

     h

    r

    R | A i r | B B

    A 

    R

    r

    Puc aplicar:

    2

    "P =

    R 2 

     g h =  = ½  g h R

    "P =  g h R

    r

    r = R cos  R =

    cos  r

     = ½  g h

     = ½  g h R cos 

    Considerem que  és quasi bé 0, per tant el cos  serà 1, perquè tots els líquids tenen un comportament similar:

    Quan el líquid és per exemple Hb, aquest baixarà pel capillar:

    

     > 90º (el valor màxim 180º)  = 90º - 180º

    cos 90º = 0

    cos 180º = -1

    r

     = ½  g h la tensió superficial serà negativa

    ( - )

    Sabem perquè està mesurat que la P als alvèols està 3 mmHg per sota de la P atmosfèrica.

    FACTORS que ALTEREN la TENSIÓ SUPERFICIAL:

    Un dels factors que alteren la tensió superficial és la temperatura, ambdues són inversament proporcionals:

     = A - BT determina una recta

    log  = A - BT

    La introducció d'un solut en un disolvent també modifica la . N'hi ha que la disminueixen i n'hi ha que quais bé no la modifiquen. Aquelles substàncies que disminueixen la tensió superficial reben el nom d'agents tensioactius; i aquelles que no l'afecten reben el nom d'agents tensoionics.

    Els agents tensioactius són substàncies amfifíliques (des d'un punt de vista químic són substàncies formades per dues parts, una polar i una altra apolar).

    Polar = hidròfila

    Apolar = hidròfoba

    Aquestes substàncies actuen situant-se a la superfície de separació o a la interfase, disminuint-ne la tensió superficial. Les substàncies tensioactives se situen majoritàriament a la interfase. Les molècules tensioactives són adsorbides (una esponja submergida en aigua).

    Les parts polars normalment poden ser aniònics: sulfats o carboxilats; o catiònics: anioni quaternari; o no iònics: hidroxiéster o poliester. Les parts apolars sempre són una cadena hidrocarbonada (CH3 - (CH2)n).

    Es diu que un tensioactiu presenta adsorció positiva a la interfase, és a dir, que hi ha més molècules situades a la interfase.

    Les substàncies tensioactives que no es dipositen a la superfície, sinó que seran solubles amb el líquid (ex.: la glucosa, el clorur sòdic, ...), es diu que tenen adsorció menys a la interfase.

    Tensió superficial

    Amb NaCl

    Amb agent tensioactiu

    * La mucosa secreta una substància tensioactiva, disminueix la tensió superficial.

    SUBSTÀNCIES TENSIOACTIVES del NOSTRE ORGANISME:

    Algunes de les substàncies tensioactives del nostre organisme són:

    • el colesterol

    • la lecitina

    • ...

    Les substàncies tensioactives permeten que dues substàncies puguin entrar en contacte (és el cas de quan barregem l'oli i l'ou per fer maionesa, i fins que no destruim l'ou, no s'ajunten, l'ou conté substàncies tensioactives).

    Depèn del tensioactiu, predominarà una part polar o una apolar. Es va idear (sr. Griffin) una escala arbitrària per classificar-los:

    Escala HLB: del valor 0 al 18

    0-10 predomina la part apolar

    10-18 predomina la part polar

    Tipus d'aplicacions:

    • Substàncies antiescumants (1-3)

    Ex.: cola-cao " nesquik, sabó de rentar a ma " sabó de rentar a màquina, ... (diferents tensioactius)

    • Substàncies emulsificants /O (3-8)

    Les emulsions poden seraigua/oli (fase majoritària) o oli/aigua (fase dispersa). Per determinar si una emulsió és una o l'altre: quan és /O abunda més la part oliosa i al revés. Una de les mesures és la conductivitat, si la fase externa és aquosa (O/) tindrà conductivitat i no si és al revés. Una forma més casolana és: si la fase externa és aquosa i li afegeixo un colorant soluble amb aigua, es tenyoirà i si és oliosa no hi haurà tinció.

    Ex.: la maionesa, els gelats, la llet ( oli/aigua), la margarina ( aigua/oli).

    • Substàncies d'extenció o humectants (8-16)

    Ex.: la nocilla té més agents que la mantega

    • Substàncies detergents (13-16)

    • Substàncies solubilitzants (16-18)

    Ex.: polvos instantànies, extractes de sopes, ...

    DISPERSIONS COL·LOIDALS (col·loïdes)

    És un sistema dispers format per una fase dispersa distribuïda de forma continua en un medi de dispersió (fase dispersa/medi dispersió).

    1er minoritari/ 2on majoritari

    Les podem classificar en 3 tipus:

  • Dispersions moleculars ( diàmetre < 1 nm)

  • Dispersions col·loidals (diàmetre 1nm - 0.5 microm)

  • Dispersions gruixudes (diàmetre > 0.5 microm)

  • Les classifiquem en funció del diàmetre de les partícules que formen la fase dispersa. Les dispersions moleculars estan formades per aquelles fases disperses que poden difondre i ho fan ràpidament, cal veure-les a través d'un microscopi electrònic i poden travessar una membrana. Dins de les dispersions col·loidals hi trobem substàncies que també difonen però lentament i no són capaces de travessar una membrana semipermeable, també s'observa a través del microscopi electrònic. Les dispersions gruixudes són visibles al microscopi òptic, no difonen i no travessen la membrana semipermeable. (ex. Els eritròcits).

    DISPERSIONS COL·LOIDALS

    CARACTERÍSTIQUES:

    Àrea superficial = és la superfície que té la dispersió col·loidal.

    1 cm

    1 nm

    1 nm = 10-7 cm cub 1 cm3 = 1021 cubs de 1 nm

    1 cm d'aresta V = 1 cm3

    S = 1 cm2 x 6 cares = 6 cm2

    1 nm (= 10-7 cm) d'aresta V = (10-7 cm)3 = 10-21 cm

    S = (10-7 cm)2 x 6 cares = 6 10 -14

    Sumant els cubets obtenim una superfície diferent al cub sol:

    S = 1021 10-14 6 = 6 107 cm2 (en aquest cas és 107 vegades més gran)

    La superfície dels colloides és molt gran. En lloc de parlar d'àrea superficial parlem de superfície específica.

    Àrea superficial

    Superfície específica =

    Unitat, pes o volum

    Les partícules que formen la fase dispersa poden tenir diferents formes i diferents grandàries. En principi poden ser: partícules o macromolècules, dins de les quals hi ha una gran varietat de formes.

    CLASSIFICACIÓ :

  • Dispersions colloidals pròpiament dites (colloides liòfols)

  • Dissolucions vertaderes de macromolècules (colloides liofílics)

  • Colloides d'associació

  • DISPERSIONS COLLOIDALS pròpiament dites:

  • Des d'un punt de vista termodinàmic són inestables. No es poden reconstruir, són irreversibles. No hi ha afinitat entre la fase dispersa i el medi de dispersió.

    Classificació en funció de l'afinitat i l'estat d'agregació entre la fase dispersa i el medi de dispersió:

  • Líquid/Gas = aerosol líquid (ex.: la boira, vapor d'aigua/atmosfera)

  • Sòlid/Gas = aerosol sòlid (ex.: el fum o la pols)

  • Gas/Líquid = escuma (ex.: clara d'ou batuda, cervesa, ...)

  • Líquid/Líquid = emulsió (ex.: la llet, la maionesa, ...)

  • Sòlid/líquid = sol, dispersió o gel (ex.: les gelatines)

  • Gas/Sòlid = escuma sòlida (ex.: la molla de pa o els gelats)

  • Sòlid/sòlid = sol sòlid (ex.: el nescafé, els caramels de sucre, ...)

  • Líquid/Sòlid = suspensió (ex.: la mantega)

  • * gas/gas no existeix perquè els gasos sempre són miscibles.

    * a les interfases era el mateix sòlid/gas que gas/sòlid, però als colloides no, perquè un és un medi de dispersió i l'altre la fase dispersa.

  • DISSOLUCIONS VERTADERES:

  • Des del punt de vista termodinàmic són estables, reversibles i a més hi ha afinitat entre la fase dispersa i el medi de dispersió colloides liofílics.

  • COLLOIDES d'ASSOCIACIÓ:

  • Normalment si agafem una substància tensioactiva a concentracions baixes amb aigua, no tindrem una superfície colloidal, però si la concentració (aprox. 50% tensioactiu) és alta sí. Aquests agregats de molècules de tensioactius s'anomenen miscelles, aquestes poden ser miscelles o miscelles inverses. Altres vegades formen bicapes. Una altra possibilitat són bicapes que formen vesícules liposomes (molt inestables).

    Les miscelles són uns agregats d'aproximadament un 50% de tensioactius de 5 nm, són flexibles i toves. Perquè estiguin unides han d'existir unes forces, són les forçes de Van de Walls, ponts d'H i interaccions de tipus hidrofòbic. Des d'un punt de vista termodinàmic són estables. Es formen espontàniament quan s'arriba a una determinada concentració de tensioactius que fa que espontàniament es formin miscelles.

    Les propietats fisico-químiques de les miscelles són diferents a les dels tensioactius que les formen.

    Utilitats: Una de les més importants és que s'utilitzen com agents solubilitzants (tenim una substància apolar en aigua i la miscella l'envolta i al cor la solubilitza).

    Al parlar d'aquesta característica trobem un paràmetre important, la concentració additiva màxima (CAM). Aquesta és la màxima quantitat de substància que podem afegir en una dissolució de miscelles i que són capaces de solubilitzar. Es preparen dissolucions de tensioactius diferents i es va afegint concentracions creixents de la substància. Mentre es veu clar és que s'ha solubilitzat, a mesura que s'entervoleix vol dir que hi ha part de la substància que no s'ha solubilitzat.

    APLICACIÓ a l'ORGANISME de les MISCELLES

    Els lípids com a triglicèrids arriben al duodè, a on uns enzims pancreàtics els degraden a monoacilglicerol i àcids grassos. La vesícula segrega sals biliars que conté colesterol i lecitina. Les sals formen miscelles que capten els àcids grassos i els monoacilglicerols. S'acosten a la paret de l'intestí a on són adsorbits els àcids grassos i els monoacilglicerols. Les miscelles van al ronyó a on són retornades a través de la vena porta.

    PROPIETATS dels COLLOIDES:

  • PROP. MECÀNIQUES -

  • Les propietats mecàniques serien la viscositat, la sedimentació, la pressió osmòtica i també el fenomen de la difusió, que en aquest cas és més lent.

  • PROP. ÒPTIQUES -

  • La majoria són tèrboles. Per clarificar-les s'utilitzen mètodes òptics (microscopi electrònic). Aquestes tècniques es basen en l'efecte que produeixen els colloides davant la llum.

    

    NaCl

    

    colloide

    Aquest fenomen que ens permet veure la trajectòria del feix de llum és l'efecte Tyndall. Això és degut a que les partícules colloidals tenen la capacitat de dispersar la llum degut a la seva grandària.

    

    reflexió

    dispersió

    

    Quan a la boira hi veiem la trajectòria de la llum del cotxe o bé al cinema quan veiem el flux de llum.

    Aquesta propietat ens ha permès l'aparició de noves tècniques per estudiar els colloides.

  • PROP. ELÈCTRIQUES -

  • Dins d'aquestes hi ha un efecte que també té a veure amb les propietats mecàniques, és l'efecte o equilibri Donnan.

    Equilibri DONNAN:

    A l'organisme hi tenim proteïnes que són colloides, també hi tenim ions, membranes semipermeables (paret dels vasos).Tot aquest conjunt fa que les proteïnes provoquin el pas dels ions a través de les membranes semipermeables i moltes vegades els distribueixen de forma anòmala.

    Ens cal una membrana semipermeables, els ions la travessen però les proteïnes no. Tenim una dissolució situada a ambdós costats. Les proteïnes normalment estan en forma de sals, però en un medi aquós estan parcialment dissociades.

    Interior Exterior

    RNa7 H2O

    Rna7 R-7 + 7 Na+

    Na+

    Hem de partir que els volums han de ser iguals als dos costats, també el pH i només hi ha un ió que travessa, positiu o negatiu. La proteïna es dissocia i fa que el Na travessi la membrana i fa que pugui haver-hi una distribució anòmala entre un costat i l'altre.

    Hi ha un pH al qual la proteïna no es dissocia corresponent al punt isoelèctric, on les proteïnes acostumen a no ser solubles, per tant s'evita l'efecte Donnan, però no aconseguim res.

    Rna7 = c1 ClNa = c2

    A l'equilibri sempre es compleix que la concentració dels ions difussibles a un costat i a l'altre siguin iguals i s'ha de mantenir la neutralitat elèctrica.

    INT. EXT.

    Rna7 = c1 Cl- = c2 - x

    Na+ = x Na+ = c2 -x

    Cl- = x

    [Na+]int [Cl-]int = [Na+]ext [Cl-]ext

    [Na+]int = [Cl-]int (x) (x + c1z) = (c2 - x) (c2 - x)

    [Na+]ext = [Cl-]ext (x) (x + 7c1) = (c2 - x)2

    Una altra possibilitat és el fenomen de la diàlisi, a un costat de la membrana hi ha la proteïna i el NaCl i a l'altre aigua.

    INT. EXT. INT. EXT.

    RNa7 = c1 H2O situació d'equilibri RNa7 = c1 Na = x

    NaCl = c2 Na = c2 - x Cl = x

    Cl = c2 - x

    [Cl-]int [Na+]int = [Cl-]ext [Na+]ext

    (c2 - x) (c2 - x + zc1) = x x

    Una tercera possibilitat és que tingui a un costat la proteïna i el NaCl i a l'altre també hi tingui NaCl.

    INT. EXT. INT. EXT.

    RNa7 = c1 NaCl = c2 RNa7 = c1 Na = c2 + x

    NaCl = c2 situació d'equilibri Na = c2 - x Cl = c2 + x

    Cl = c2 - x

    - La proteïna obligarà al NaCl (int) a passar a l'exterior -

    (c2 - x) (c2 - x + zc1) = (c2 + x) (c2 + x)

    CINÈTICA QUÍMICA

    La cinètica química és aquella part de la química que estudia la velocitat a la que es donen les reaccions químiques.

    Equilibri químic: A + B C + D

    Una magnitud que la defineix és la constant d'equilibri:

    Des del punt de vista cinètic una reacció sempre és irreversible: A + B C + D

    T = 0 a b 0 0

    T = t a - x b - x x x

    T = " a b

    En cinètica parlem sempre de temps. Una reacció en equilibri sí que la puc estudiar des d'un punt de vista cinètic considerant 2 reaccions irreversibles, la directa i la inversa.

    VELOCITAT de les REACCIONS:

    La velocitat dependrà de les reaccions, així hi ha reaccions instantànies, reaccions que triguen moltíssim, ...

    Paràmetres que influeixen en la velocitat de les reaccions:

  • La temperatura:

  • A més temperatura augmenta la velocitat de la reacció. Quan augmentem 10ºC la velocitat de la reacció serà el doble.

  • La concentració o pressió parcial:

  • A + B productes

    Perquè una reacció tingui a lloc ens cal un reactiu o dos, els quals poden estar en els 3 estat diferents. Si són sòlids considerarem el nº de mols, si són gasos considerarem la pressió i si són líquids considerarem la concentració influirà la quantitat de substrats .

  • Contacte entre els reactius:

  • En el cas que els reactius siguin inmiscibles, per que entrin en contacte caldrà que els agitem.

  • Naturalesa del dissolvent:

  • Parlem de reaccions en dissolució. Una de les propietats del dissolvent que cal tenir en compte és la constant dielèctrica (té a veure amb la capacitat del dissolvent per separar els compostos, capacitat d'aïllar).

  • Substrats catalitzadors:

  • Normalment són substrats que augmenten la velocitat d'una reacció química. Un catalitzador biològic és un enzim. Pròpiament direm que un catalitzador és una substància que modifica la velocitat (catalitzador positiu = enzims/ catalitzador negatiu = inihidors).

  • La llum:

  • La presència o no de la llum modifica la velocitat de les reaccions (fotoquímica). A la llet s'ha discutit si havia d'anar amb recipients opacs o no.

    La velocitat la podem estudiar des del punt de vista quantitatiu. Per fer-ho hem d'introduir un nou concepte “l'ordre de reacció”, que és el nº d'àtoms o molècules la concentració de les quals determina la velocitat de reacció.

    A + B + C productes

    A B v = k [A]

    P2O5 P2O4 + ½ O2 ................ ordre I

    CH3COOCH2CH3 + H2O CH3CH2OH + CH3COOH ........ ordre I

    2 IH I2 + H2 ...................... ordre II

    Les reaccions es classifiquen segons l'ordre:

  • Ordre I Aquelles reaccions on només la concentració d'un àtom o molècula determina la velocitat.

  • Ordre II

  • Ordre III

  • ...

  • A + B producte ........................................... v = K [A] [B]

    2A (A+A) producte ................................. v = K [A] [A] = [A]2

    v = K [CH3COOCH2CH3] .............. reacció d'ordre I

    éster

    • L'aigua del medi no afecta, perquè aquesta està normalment en excés (la velocitat no depèn d'ella) i quan s'acabi la reacció continuarà estant en excés ( per tant no afecta). En canvi quan s'acaba l'éster la reacció s'acaba.

    La MOLECULARITAT : És el mínim nº d'àtoms o molècules necessàries perquè la reacció tingui a lloc.

    • Des del punt de vista de la molecularitat, les reaccions poden ser monomoleculars (1 molècula que valen) o bimoleculars (2 molècules que valen) o trimoleculars (3 molècules que valen).

    • La molecularitat ha de ser un nº sencer, mai fraccionari:

    Ex.: Monomolecular P2O7 P2O4 + ½ O2

    Bimolecular 2 IH I2 + H2

    Trimolecular 2 NO + O2 2 NO2

    ESTUDI del ORDRES més IMPORTANTS:

    • ORDRE I : A producte v = K [A]

    T inicial t0 c0 0

    T = t c0 - x x

    T final -t = " 0 c0

    Podem definir la velocitat com:

    “v” = variació, disminució de la concentració a mesura que passa el temps

    dc0

    v = - = K [c]

    dt

    dc0 c0

    " - = " K dt Ln = K t (expressió integrada d'una reacció d'ordre I)

    dt c

    Unitats de la constant de velocitat (K):

    1 c0

    K = Ln = t -1 ( ex: s -1, m -1, h -1, ...)

    t c0 - x

    Una K de 1er. ordre sempre té com a dimensions t -1. Cada ordre presenta la K amb diferents unitats. Una K mai pot ser negativa reacció irreversible.

    COM determinar l'EQUACIÓ CINÈTICA?

    Ho farem per representació gràfica:

    co

    Ln = K t

    c0 - x

    y x

    pendent

    x

    x pendent = K

    x

    * La pendent passarà pel punt d'origen perquè l'equació diu y = a x + b, i “b” no hi és.

    TEMPS de VIDA mitja:

    És el temps que triga la c0 en reduir-se a la meitat. Per calcular el temps de vida mitja d'una reacció de 1er. ordre:

    t ½ c0 - x = c0 / 2 t ½ = 1/K Ln c0 / (c0 - x) = 1/k Ln c0 / c0/2

    t 0.5

    El temps de vida mitja en una reacció de 1er. ordre sempre és igual a:

    El temps de vida mitja no té res a veure amb la concentració, perquè en una reacció de 1er. ordre el temps de vida ½ és constant.

    TEMPS de VALIDESA:

    És el temps que triga en descompensar-se un 10% de la quantitat inicial. Com per exemple el temps de caducitat, és el temps amb el que el 10% no actuarà d'una substància. El 10% descompost. S'expressa tg0.

    C0 = 100% tg0 = 1/K Ln c0 / (c0 - x) = 1/K Ln 100 / (100-10) = 1/K Ln 10/9

    X = 10%

    * El temps de validesa s'ha de calcular a una Tº de 25ºC.

    • ORDRE II :

    A + B producte

    c0 c0'

    v = - dc0 / dt = K [c]2

    PA producte

    c0

    Hi haurà 3 equacions cinètiques:

  • Integració (quan tenim 2 A):

  • Quan A i B són 2 reactius diferents : = [ ] = c0 = c0' K = K [A][B] = K [c0][c0] = K [c0]2

  • 2A

  • Diferents concentracions ( c0 " co' ) :

  • DIMENSIONS de la CONSTANT:

    K = 1/(c0 - x) - 1/c0 1/t = t -1 [ ] -1

    COM determinem l'EQUACIÓ:

    Ho farem per representació gràfica:

    1 1 1 1

    - = K t = K t +

    c0 -x c0 c0 - x c0

    y pendent = k

    x

    x

    x

    b

    x

    - La recta no passarà per l'origen perquè té terme independent (b), per tant s'haurà d'extrapolar -

    TEMPS de VIDA MITJA:

    t ½ c0 - x = c0 / 2 1/ (c0 - x) 1/c0 = K t½ 2/ c0 - 1/c0 = k t ½ 1/c0 = K t½

    El temps de vida ½ depèn indirectament proporcional a c0. Si poso més concentració la reacció és més ràpida, per tant el t de vida ½ serà més petit.

    • ORDRE 0 : A producte v = K

    Aquelles reaccions on la velocitat serà constant, però en realitat el que serà constant serà la concentració de reactiu.

    Tinc una dissolució saturada de substància A, aquesta queda una part dissolta i l'altre sobrenedant. La substància A dissolta es converteix en B, que com que tinc excés de A no dissolt, aquesta mica en mica es dissol fins arribar un moment que tota la substància A sobrenedant es dissoldrà tota, aleshores ja serà una reacció d'un altre ordre.

    La primera etapa d'una reacció enzimàtica sempre és d'ordre 0.

    Fórmula diferencial : v = - dc / dt = K

    Fórmula integrada : "- dc = "K dt

    c0 - c = Kt c0 - (c0 - ) = Kt Les unitats de K en funció de l'ordre seran diferents, en aquest cas serà:

    [ ]

    K = = M o m/s

    t

    A producte

    t = 0 c0 0

    t = t c0 - x x

    t = " 0 c0

    EQUACIÓ de la RECTA:

    pendent = K

    y = ax + b

    x = Kt

    y = ax + b

    c = - Kt + c0 Recta de pendent negatiu perquè és -K no vol dir que la K sigui negativa, perquè en cinètica mai ho pot ser.

    TEMPS de VIDA MITJA:

    x = Kt

    t0.5 x = ½ c0 ½ c0 = Kt0.5

    c0 - c = Kt

    Quan més concentració hi posi el temps de vida mitja serà més gran, per tant la reacció serà més lenta. Si vull que la reacció sigui molt ràpida hi posaré poca concentració inicial ([ ]0).

    També existeixen nivells d'ordre 3, 4, 5, ..., però a nivell d'experimentació només ens interessen els nivells d'ordre 0, 1, o 2.

    Hi ha molts factors que influeixen sobre la velocitat de la reacció, un d'ells és la Tº. Quan augmentem 10ºC, la velocitat normalment es duplica. Això és el que s'anomena coeficient de Tº.

    Si la reacció és molt sensible a la Tº el coeficient serà > 2.

    Arrhenius va trobar la relació experimental entre la constant de la velocitat i la Tº de la reacció. Estudis anteriors demostren que es podia expressar amb una recta, però ell ho expressar numèricament:

    Ea = energia d'activació

    R = constant dels gasos

    T = Tº en graus Kelvin

    Per explicar l'Ea va proposar una teoria de com tenien a lloc les reaccions químiques: A + B P

    Perquè el xoc de dues molècules donin un producte han de tenir una energia suficient. Perquè dues molècules de reactiu reaccionin han de tenir una determinada energia. Aquesta energia és diferent per cada molècula.

    e2 A + B producte suposant e2 > e1

    e1 A + B producte

    Aquesta energia necessària per que es doni a lloc a un producte arrel dels seu xoc és l'energia d'activació. Aquesta la poden adquirir al anar xocant enter elles o subministrant energia escalfant els reactius.

    Integrem la fórmula: Ln K = A - Ea/RT (A = constant d'integració des d'un punt de vista matemàtic)

    Forma exponencial : K = A e -Ea/RT

    Forma neperiana : Ln K = Ln A - Ea/ RT (K = constant de velocitat)

    Com que la relació entre K i Tº és lineal ho podem expressar com una recta:

    Ln K = Ln A - Ea/RT

    y = ax + b

    Ln K

    Pendent = - EA/R

    1/T

    Si jo augmento la Tº em variarà K, però ho podré representar gràficament i obtindré una recta.

    L'equació d'Arrhenius se'm complicarà sempre i quan estigui en un mateix ordre. Quan no trobo la recta tindré diferents ordres. Aquesta equació és important per l'aplicació alhora de calcular els temps de validesa d'un aliment o d'un medicament. En el cas d'un medicament, per saber-ho es mesura a 25ºC, però com que això em resultaria massa temps, es fa a 70º, 60º, 50º, 40º i n'extraurem una recta a partir de la qual trobarem K extrapolant.

    ELS GLÚCIDS

    Els glúcids són substàncies que des del punt de vista químic són polihidroxialdehids o polihidroxiacetones. Els podríem classificar:

    PRINCIPALS FUNCIONS dels HC:

  • Funció estructural (ex.: cel·lulosa)

  • Funció de reserva (ex.: midó, glucogen, ...)

  • Principals components els nucleòtids (ex.: pentoses)

  • Intermediaris metabolits (ex.: piruvat)

  • Els MONOSACÀRIDS Fórmula general: Cn (H2O)n

    Els monosacàrids com a tal, a la naturalesa són poc abundants, el que més hi és present és la D-glucosa (a la sang també) polimeritzada.

    La “n” com a màxim serà 6, els de 3C seran treoses, els de 4C tetroses, els de 5C pentoses i els de 6C hexoses.

    Normalment tots són sòlids, de color blanc i d'estructura cristal·lina. Tots són solubles en aigua i insolubles en dissolvents orgànics, excepte la dihidroxicetona (treosa). Tots excepte aquest presenten poder rotatori (una substància té poder rotatori quan pot desviar la llum polaritzada), per tant són òpticament actius. El pla de polarització pot ser desviat cap a la D -dextron- i cap a l'esquerra -levo-. La condició necessària perquè una substància presenti activitat òptica és que cal tenir com a mínim un C asimètric (això vol dir que tots tindran la forma D o la forma L). Per saber-ho primer es va observar el glicerol:

    CH2OH CH2OH

    | |

    H - C - OH OH - C - H

    | |

    CH2OH CH2OH

    DEXTRÓ LEVO

    D - glicerol L - glicerol

    A partir d'aquesta substància (el glicerol perquè és la primera que conté un C asimètric) s'anomenaren la resta. Qualsevol mono que tingui el grup OH, el que dona el caràcter D o L és el C asimètric més allunyat del grup carbonílic, situat al costat dret serà D - “..” i si el té al costat esquerra L - “...”.

    O

    //

    C1 - H CHO

    |

    H - C2 - OH - OH

    |

    OH - C3 - H OH -

    |

    H - C4 - OH - OH

    |

    H - C5 - OH D - glucosa - OH

    |

    C6H2OH CH2OH

    -fórmula de Fisher-

    Per les cetoses la primera que té activitat òptica necessita com a mínim 4 àtoms de C.

    Una característica molt important dels monosacàrids és que poden reaccionar amb un enllaç hemiacetal o glicosídic. En ambdós casos reaccionen el grup carbonílic i un grup OH. L'enllaç hemiacetal és quan la reacció té a lloc dins de la mateixa molècula. Aquest tipus d'enllaç permet la ciclació. L'enllaç glicosídic és quan la reacció te a lloc entre dues molècules.

    O OR'

    // |

    R - C + R'OH R - C - OH

    \ |

    H OH

    R'

    |

    R - C - R' + R''OH R - C - OR''

    || |

    O OH

    La glucosa és una hexosa, concretament una aldosa perquè presenta el grup aldèhid. La seva fórmula és: C6H12O6.

    O O

    // ||

    C - H C - H

    | |

    C - OH OH - C

    | |

    OH - C C - OH

    | |

    C - OH OH - C

    | |

    C - OH OH - C

    | |

    CH2OH CH2OH

    D - glucosa L - glucosa

    La glucosa en un medi lleugerament àcid forma un enllaç hemiacetal enter el grup carbonílic i un grup OH, el mateix que dona el caràcter L o D.

    |

    H - C - OH

    |

    C - OH

    |

    OH - C O

    |

    C - OH

    |

    C -

    |

    CH2OH

    Una característica molt important de l'enllaç glicosídic o hemiacetal és que el c del grup carbonílic es converteix en C asimètric, per tant fa que el monosacàrid tingui caràcter reductor. Si és un C asimètric ens desviarà el pla de polarització de la llum:

    | |

    H - C - OH H - C - OH

    | |

    C - OH C - OH

    | |

    OH - C O OH - C O

    | |

    C - OH C - OH

    | |

    C - C -

    | |

    CH2OH CH2OH

     - D - glucopiranosa  - D - glucopiranosa

    Són diferents

    Quan la glucosa es cicle agafa la forma d'un compost, el pirà:

    Per tant les formes que deriven de la D - glucosa, quan la ciclem en forma de Fisher, parlarem de glucopiranosa, la que té l'OH a la dreta rep el prefix alfa i la que el té a l'esquerra el prefix beta.

    Quan la glucosa està en un medi aquós i lleugerament acidificat coexisteixen les dues formes, la forma lineal i la ciclada. Dependrà del medi per predominar una o l'altre. La forma ciclada moltes vegades adopta una conformació de nau o cadira:

    Perquè se cicli la glucosa, l'aigua és un medi imprescindible.

    La FRUCTOSA: sempre que un sucre forma un enllaç hemiacetàlic serà un reductor. És el sucre que acostumem a trobar a la fruita, malgrat que als aliments trobem poca quantitat de sucres lliures, més aviat monosacàrids i polisacàrids.

    CH2OH

    |

    C = O

    |

    OH - C

    |

    C - OH

    |

    C - OH

    |

    CH2OH

    D - fructosa

    (perquè el C asimètric més allunyat està a la mateixa posició que al gliceraldehid)

    La fructosa també formarà enllaç hemiacetàlic en medi aquós i lleugerament àcid.

    CH2OH CH2OH

    | |

    OH - C C - OH

    | |

    OH - C OH - C

    | O |

    C - OH C - OH O

    | |

    C C

    | |

    CH2O CH2OH

    - D - fructofuranosa  - D - fructofuranosa

    Quan se cicle la fructosa adopta una forma que recorda el furà:

    Aquesta manera d'expressar la fructosa i la glucosa rep el nom de projecció de Hawort.

    Forma lineal = projecció de Fischer

    Forma ciclada = projecció de Hawort

    Els DISACÀRIDS: (2-10 monos) Oligosacàrids

    Els oligosacàrids (disacàrids) són tots solubles en aigua, molt abundants a la naturalesa, no són capaços de travessar les parets intestinals (les de l'intestí prim), només els monosacàrids (per ser absorbits han de ser hidrolitzats). Podran ser homogenis o heterogenis.

  • Homogenis :

  • Maltosa

    Cellobiosa

    Isomaltosa

    La majoria estan formats per D - glucopiranoses. L'enllaç és glicosídic (grup carbonílic d'una glucosa unit amb un grup alcohol de l'altra glucosa). Presenten 1 enllaç hemiacetàlic són reductors.

    O

    // |

    C - H C

    | |

    C - OH C - OH

    | |

    OH - C OH - C O

    | |

    C - OH C - OH

    | |

    C - OH C

    | |

    CH2O CH2OH

  • Heterogenis :

  • Sacarosa

    Lactosa

    Lactulosa

    Melobiosa

    Sacarosa (glucosa + fructosa) : reaccionen els dos grups carbonílics, per tant no té cap enllaç hemiacetàlic lliure.

    Avui en dia no s'ha trobat encara cap mètode per fer sacarosa al laboratori. Quan s'hidrolitza en medi aquós i lleugerament àcid, dona glucosa i fructosa. La sacarosa és dextrògira i la glucosa també, però la fructosa és lebògira.

    Sacarosa + H2O glucosa + fructosa

    Sucre invertit

    (perquè no les trobem soles sinó unides formant un sucre invertit)

    Com sabem quina quantitat d'un i de l'altre? El poder lebògir de la fructosa és molt més elevat que el de la glucosa, per tant el sucre invertit és levògir. Quan surt dextrògir implica una major quantitat de glucosa.

    Els POLISACÀRIDS o glicans

    Els polisacàrids són polímers de monosacàrids. Aquests sempre ho fan mitjançant enllaços glicosídics. Els classificarem en 2 tipus:

  • Homoglicans

  • Heteroglicans

  • Per a la formació d'heteroglicans tenim 6 monosacàrids diferents possibles. Les cadenes d'aquests heteroglicans poden ser lineals, com la cel·lulosa o l'amilosa, o ramificada, com l'amilopectina o el glucogen. Són molt abundants a la naturalesa.

    FUNCIONS:

  • Funció estructural.

  • Funció energètica o de reserva: cel·lulosa o el glicogen.

  • Capacitat de retenció d'aigua: pectines o l'agar.

  • Els polisacàrids són molt importants en el procés de transformació o conservació dels aliments. També actuen com estabilitzadors de les dispersions (sobretot de les emulsions). També com a material de revestiment i com a material de farciment inert.

    El MIDÓ -

    El midó és un polímer de glucosa molt abundant al regne vegetal. És una font important de glucosa a l'alimentació humana.

    És l'únic polímer format per uns agregats individuals, s'anomenen grànuls i la seva grandària i forma varia d'un cereal a un altre (al blat de moro són rodons, els de la patata són els més grans i els més petits els de l'arròs).

    És com si fos un polímer doble, presenta una part lineal d'amilosa (no soluble en aigua) i una altra part ramificada d'amilopectina (soluble en aigua). Per això són fàcils de separar:

    L'amilosa és un polímer d'alfa D- glucopuranosa (1-4) i l'amilopectina també.

    La CELLULOSA -

    La cel·lulosa la trobem formant la paret de les cèl·lules vegetals. És el glúcid més abundant a la naturalesa. És un homoglicà format per molècules de beta D - glucopiranosa (1-4) que formen un polímer lineal. És insoluble en aigua. Moltes vegades s'anomena fibra bruta.

    Principals aplicacions industrials: com agent aglutinant, com espessidor o material de farciment inert, també s'afegeix als gelats perquè no cristal·litzin, i també als deshidratats.

    Els glúcids tenen moltes propietats, però n'hi ha una de molt important, és el seu poder edulcorant glúcids dolços (monosacàrids, oligosacàrids i alguns polisalcohols). Hi ha algunes excepcions, com la beta D - manosa que pot ser dolça o amarga, depenent del medi. L'oligosacàrid més dolç és la sacarosa, fins i tot a elevades concentracions, els següents són els xarops de midó i en tercer lloc la glucosa.

    En els sucres s'hi poden valorar dues característiques, la qualitat i la intensitat del gust dolç. Aquestes dependran de la Tº, del tipus, del pH i del fet que sigui purs o mescles. Normalment el poder dolç es dona de forma relativa en funció del de la sacarosa (sacarosa = 100 i el xilitol = 102 -és un polialcohol-). La intensitat es calcula amb el paràmetre del llindar de reconeixement, la concentració mínima de sucre a la qual podem percebre el gust dolç.

    Els LÍPIDS

    Els lípids són un ampli grup de substàncies, una de les característiques important dels quals és la seva insolubilitat amb aigua i la seva solubilitat en medis orgànics. Aquest fet és important perquè els lípids són fàcilment separables als aliments. Són els principals components del teixit adipós.

    A l'organisme presenten múltiples funcions.

    Des d'un punt de vista estructural majoritàriament són acilglicèrids (ésters dels àcids grassos), formats pel glicerol o la glicerina o el propanotriol (polialcohol) més àcids grassos.

    CH2OH

    |

    CH2OH + R - COOH

    | diacilglicerol

    CH2OH

    Aquests àcids grassos a Tº ambient poden ser sòlids (greixos) o líquids (olis).

    CARACTERÍSTIQUES dels ÀCIDS GRASSOS:

    Els àcids grassos que intervenen a la formació dels lípids són alifàtics, de cadena lineal o ciclada, però no estan ciclats. A més són àcids monocarboxílics, és a dir, només tenen un grup àcid (R - COOH).

    S'obtenen fàcilment per hidròlisi dels greixos, és la saponificació.

    Poden ser saturats, insaturats o substituïts.

    Seran saturats quan només són enllaços simples, sempre lineals i majoritàriament un nº parell d'àtoms de c i a mesura que augmenta la cadena també augmenta la insolubilitat en aigua.

    Ex.: l'àcid mirístic (14C) i l'àcid palmític (16C).

    S'expressen :

    Un àcid gras serà insaturat quan presenta un o més d'un doble enllaç. Els insaturats es classifiquen per famílies:

    - 3 àcid linolènic 18:3 (9, 12, 15)

    - 6 àcid linoleic 18:2 (9, 12)

    - 9 àcid oleic 18:1 (9)

    Quan més doble enllaços tingui més soluble serà en aigua, però quan més llarga sigui la cadena més insolubles seran.

    S'agrupen dins la mateixa família aquells que part de la seva estructura és igual:

    • Als w3: CH3 - CH2 - (CH = CH - CH2)3 - (CH2)6 - COOH linolènic

    • Als w6: CH2 - (CH2)4 - (CH = CH - CH2) - (CH2)6 - COOH linoleic

    • Als w9: CH3 - (CH2)7 - CH = CH - CH2 - (CH2)6 - COOH olieic

    Majoritàriament els insaturats presenten uns 18 àtoms de C.

    Els substituïts són àcids grassos que a la seva molècula hi tenen altres grups a part del grup carboxílic.

    Ex.: ricinolènic 12 OH - 18:1 (9).

    Uns altres àcids són els oxograssos que presenten grups cetones, aquests els trobem a la llet.

    Àcid oxogras: CH3 - (CH2)4 - CH = CH - CH2 - C - (CH2)7 - COOH

    ||

    O

    = 9 C - 18:1 (12)

    ||

    O

    CH2OH CH2 - OOC - R

    | |

    CHOH + 3 R - COOH CH - OOC - R + 3 H2O

    | |

    CH2OH CH2 - OOC - R

    PROPIETATS dels LÍPIDS:

    El PUNT de FUSSIÓ dependrà de si és un mono, un di o un triglicèrid. També del nº d'àcids grassos, de si són iguals o diferents, de si l'àcid gras estarà en una o altre posició. Quan un lípid s'escalfa s'expansiona, amb el fred es contrau i a vegades cristal·litzen.

    Per calcular el punt de fusió s'observa la dilatació del lípid front la Tº mitjançant unes gràfiques, són les corbes dilatomètriques. Aquestes representen la dilatació front la Tº. Són molt fiables.

    Els lípids presenten un marge de punt de fusió perquè estan formats per diferents tipus, són barreges.

    H o D

    a

    x

    b

    c

    REACCIONS dels LÍPIDS: reacció d'oxidació (d'autoxidació)

    Això implica que el greix es posa en contacte amb l'oxigen. Parlem d'autoxidació (enranciament) perquè no necessiten O2 extern doncs utilitzen el propi.

    Principals característiques que afecten al procés d'autoxidació:

  • Presència, tipus o composició d'àcids grassos del greix.

  • De la pressió parcial d'O2.

  • De la superfície del greix en contacte amb l'O2.

  • De les condicions d'emmagatzematge de l'aliment; Tº, llum, humitat, ...

  • De la concentració i activitat de substàncies peroxidants o antioxidants.

  • Els FOSFOLÍPIDS i els GLICOLÍPIDS

    Els fosfolípids són lípids que deriven de l'àcid fosfatídic. El glicerol reacciona amb l'àcid fosfòric àcid fosfatídic.

    Àcid gras

    CH2OH CH2OOR'

    | |

    CHOH + H3PO4 CHOOR O + H2O

    | | ||

    CH2OH CH2O - p - OH

    |

    OH

    glicerol colina lecitina

    El radical de l'àcid fosfòric pot reaccionar amb altres grups com la fosfatidilcolina.

    Els fosfolípids són substàncies anfòteres i anfifítiques (que actuen com a àcid o base). Tots els fosfolípis s'oxiden molt fàcilment.

    La lecitina està a la soja i al rovell de l'ou. La lecitina és un tensoactiu natural, disminueix la tensió superficial.

    Part polar

    Part apolar

    La part polar correspon a la part de l'àcid fosfòric i la molècula que dugui unida. Les cues apolars corresponen als àcids grassos.

    Els fosfolípids s'anomenen: FOSFATIDIL + [ nom del compost que hi duen unit ]

    Ex.: fosfatidil colina

    fosfatidil serina

    Els glicolípids o gliceroglicolípids també parteixen del glicerol, però aquest s'uneix a un sucre, normalment monosacàrid, majoritàriament a la galactosa en els vegetals.

    no solubles

    CH2OH CH2OOR

    | |

    CHOH + monosacàrid-àcids grassos CHOOR

    | |

    CH2OH CH2O

    solubles

    Enter el glicerol i el mono es formarà un enllaç del tipus glicosídic reacciona el grup carbonil del mono i el grup OH del glicerol (glicerol + àcids grassos = enllaç tipus éster).

    També són substàncies anfòteres i anfifíliques actuen també com a tensoactius.

    sucre

    Part apolar

    Les PROTEÏNES ( = pròtids)

    De les proteïnes destacarem els següents aspecte importants:

  • Funció estructural formant les estructures cel·lulars.

  • Intervenen en el metabolisme cel·lular.

  • Des d'un punt de vista estructural són molt complexes i de mida molt superior.

  • Responsables de la funció antígen com anticossos.

  • Les proteïnes són macromolècules. Els elements més abundants són C, H, O, N per aquest ordre. Altres que també hi són: P, S, Zn, ...

    Constitueixen el 50% de la matèria seca de la cèl·lula.

    Les podem classificar:

  • Homoproteïnes (només aminoàcids)

  • Heteroproteïnes (a més altres substàncies = grup prostètic)

  • Des d'un punt de vista químic les proteïnes són polímers d'aminoàcids.

    Un exemple d'heteroproteïna és l'hemoglobina.

    En el camp de l'alimentació són importants perquè ajuden a formar emulsions, gels, escumes, ..., per tant podem dir que són essencials pel que respecte a les propietats físiques de l'aliment.

    Els aminoàcids des d'un punt de vista químic són substàncies que tenen un grup àcid i un grup amino: NH2 - R - COOH.

    Fórmula general:

    R

    grup amino |

    H2N - C - COOH

    | grup àcid

    H

    Quan R és un H tenim l'aminoàcid més senzill: la glicina. En funció dels diferents substituts de R tindrem els diferents aminoàcids.

    Quan hidrolitzem les proteïnes només en trobem de 20 tipus.

    Des d'un punt de vista químic els aminoàcids s'uneixen mitjançant un enllaç amida:

    COOH COOH

    / / enllaç amida

    R + R R - CO - NH - R' + H2O

    \ \ | |

    NH2 NH2 NH2 COOH

    Quan uneixo aminoàcids obtindré pèptids, dipèptids, tripèptids, ... polipèptids = proteïna.

    Podem classificar els aminoàcids en funció de l'estructura química, però el més habitual es fer-ho en aminoàcids essencials i aminoàcids no essencials (fem referència als 20 aa que obtenim de la hidròlisi de la proteïna).

    Per trencar les proteïnes necessitarem un medi aquós a una Tº adequada en un medi adequat.

    El coeficient experimental d'un electròlit mai actua al 1.

    Ens permet calcular la concentració iònica.

    Haig de considerar tots els ions del medi.

    L'anterior definició no encaixava per aquesta base.

    Substància anfòtere.

    pKa (àcid) i pKb (bàsic)

    Suposant 25ºC.

    S.I.

    Angle de contacte.

    Les proteïnes (R) a vegades formen sals i aquestes quan es dissocien donen anions i cations. La proteïna sempre serà -.

    S'ha de contar la càrrega del Na de la proteïna, el nº de molècules de Na al dissociar-se la proetïna.

    La única incògnita és la x perquè se suposa que sé els valors de c1 i c2.

    Càrrega de la proteïna = 7

    z = 7

    Hem de suposar que ja tenim les condicions perquè hi tinguin a lloc les reaccions.

    Iodur d'hidrogen

    Perquè contenen ambdues, si no hi són la reacció ja no es dona.

    [ ] inicial.

    Constant específica de velocitat (no varia amb el temps). És específica per cada ordre. Em dona la dada numèrica que m'expressa la velocitat de cada reacció.

    Constant específica de velocitat (no varia amb el temps). És específica per cada ordre. Em dona la dada numèrica que m'expressa la velocitat de cada reacció.

    El que queda de recatiu sense descomposar en cada moment.

    D'aquí el nom de HC.

    Ara sí que és un C asimèteic.

    COOH és l'àcid.

    A la posició 12 hi té un grup OH.

    Aquells aminoàcids que l'organisme no és capàs de sintetitzar.

    Massa (m)

    Densitat () =

    Volum (V)

    e+ x e- e+ x e-

    F = Llei de Colom (al buit) F =

    d2 d2

    Cl -

    Principals grups polars:

    • Hidroxil

    • Aldehid

    • Cetona

    • Carboxil

    • Éster

    • Eter

    • Amida

    • Cianur

    • Nitrit

    Grups Apolars :

    • Les cadenes carbonades

    PV = n R T

    nº mols A nA

    Fracció molar (x) = =

    nº mols A + nº mols B nB

    Pes solut

    1. % pes = x 100

    pes solut + pes dissolvent

    gs solut

    2. % volum (p/V) = (els gs de solut que hi ha en 100 ml d'ó)

    100 ml d'ó

    Nº mols solut

    M = = mols/L

    Nº mols disolució

    Nº mols solut

    m = = mols/kg

    pes dissolvent en Kg

    Nº mols solut

    N = = equiv./L

    Pes dissolvent en Kg

    grams

    Mols =

    Pes molecular

    grams

    Equivalent =

    Pes equivalent

    Pes molecular

    Pes equivalent =

    valència

    èter

    aigua

    Èter [ ]1

    [ ] 2

    Aigua

    [ ] 1

    [ ] 2

    [ ] 3

    [ ] 3

    m

     = Kg/m3 (S.I.)

    V g/cm3 (S.C.G.)

     1

     = (no te unitats, és adimensional)

     2

    p

    Pes específic =

    V

    A

    A

    ( p' - p )  r4 t

    V =

    8  l

    ( p' - p ) r 2

    v =

    8  l

    r2 g (cos -liq)

     = 2/9

    v

    r2 g (cos -liq)

    v = 2/9

    

    

    R = r v

    

     d'ó

     =

    0 dissolvent

     d'ó - o dissolvent

     sp =

    o dissolvent

     sp

     int = Lim

    C 0 C

     = K Mª

     c

    j = D = m2/s

    x

    PA = P*A XvA

    Pv aigua aliment a Tº

    Aw =

    P* aigua a Tº

    "P = P* - Pv

    "P P* - Pv

    Xs = =

    P* P*

    R ( Teº)2

    K e=

    1000 lvap

    K (Tcº)2

    Kc =

    1000 lf

    Dissolvent

    Dissolvent

    +

    solut

     = M R T

    0.1 M

    glucosa

  • M

  • sacarosa

    gram substància

    Osmol =

    osmol substància

    [ ]1

    dissolvent

    Dissolvent

    +

    solut

    V

    I =

    R

     =  m

    K

    ^M =

    M

    K

    ^ =

    N

    0.1 M

    HCl

    0.1 M

    KCl

    0.1 M

    NaCl

    v (ió)

    MoB. Iònica = cm2V -1s-1

    V

    Li

    Na +

    K +

    ^

    Grau de dissociació =

    ^0

    • -

    - + -

    - -

    - -

    + -

    - -

    a

     =

    c

    - Log  = K | z+, z- | \| 

     = ½ " mi zi2

    Àcids Bases

    HCl Cl-

    H3O+ H2O

    H2CO3 HCO3-

    H3PO4 H2PO4-

    CH3COOH CH3COO-

    NH4+ NH3

    H2O OH-

    aA- x aH+

    Ka =

    aHA x aH2O

    [A-] [H+]

    Ka =

    [HA]

    pH = - Log [H+]

    pK = pH + pOH

    pH + pOH = 14

    pH = - ½ log ( Ka [ ]o )

    pH = 14 + log [ ]o

    pH = 14 + ½ log (Kb [ ]o )

    [base] [H+]

    Ka =

    [àcid]

    [base] [H+]

    Ka =

    [àcid]

    14 = pKa + pKb

    Ka àcid

    pka (àcid) àcid

    pka (base) base

    pka ! Ka ! àcid feble

    pka ! Ka ! àcid fort

    pKb ! Kb ! base febles

    pKb ! Kb ! base forta

    (Base conjugada)

    pH = pKa + log

    (àcid)

    (àcid conjugat)

    pH = pKa + log

    (base)

    d [A]

     =

    d pH

    Principals sistemes amortidors del nostre organisme:

  • Sistema Na2CO3/NaHCO3 (sobretot sobre medis àcids)

  • Sistema PO4H2-/PO4H= (sobretot sobre medis àcids)

  • Sistema proteïna/sal proteica (Hb/sal Hb) : solució tampó

  • 

    

    

     =

    s

    F

     =

    l

    2 

    "P =

    R

    R

    R

    r

     = ½  g h

    cos 

    .. . ... .. ... . .. . .... . .. ... . .......

    .............

    .............

    ..........

    ..

    [C] [D]

    K =

    [A] [B]

    Ordre I A producte v = k [A]

    Ordre II A+B producte v = K [A] [B]

    A+A = 2ª producte v = K [A]2

    Ordre III A+B+C producte v = K [A] [B] [C]

    2A+B producte v = K [A]2 [B]

    3A producte v = K [A]3

    dc0

    v = -

    dt

    c0

    Ln = K t

    c0 - x

    1 0.693

    t ½ = Ln 2 =

    K K

    0.693

    t ½ =

    K

    0.105

    tg0 =

    K

    1 1

    - = K t

    c0 - x c0

    • 1

    - = K t

    c0 - x c0

    b(a-x)

    Ln = K (a - b) t

    a(b-x)

    1

    t½ =

    c0 k

    x = Kt

    c0

    t 0.5=

    2K

    K (Tº + 10)

     = " 2

    K(Tº)

    d Ln K

    Ea = - R

    d 1/T

    Ea 1

    Ln K = Ln A + ( ) ( )

    R T

  • Monosacàrids

  • O

    //

    a. aldoses R - C

    \

    H

    b. cetoses R - C - R

    ||

    O

  • Polisacàrids

  • Holòsids

  • Oligosacàrids (2-10 monos)

    Polisacàrids (> 10 monos)

  • Heteròsids -enllaç amb altres molècules-

  • Permet comparar uns greixos amb uns altres:

    ab

    IGS =

    bc

    ab

    Fracció sòlida =

    ac

    bc

    Fracció líquida =

    ac

    gala