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Chimica Propedeutica alle Scienze Bio-Mediche

Editore: Piccin Editore
ISBN/EAN: 9788829929474
Formato: Libro in brossura
Anno: 2018
Pag.: 616

Special Price 37,60 € Regular Price 47,00 €
Disponibile

"Gli autori di questo testo, tutti professori di ruolo universitario, insegnano da anni Chimica in corsi di laurea (CdL) in Medicina e chirurgia di importanti atenei italiani e hanno intrapreso la stesura di questo libro nella convinzione che una buona comprensione delle basi della chimica sia non solo un importante ausilio per affrontare lo studio di altre importanti discipline biomediche, come la Biochimica, la Fisiologia e la Farmacologia (solo per citare quelle che più si fondano sui concetti basilari della chimica), ma rappresenti anche una tappa fondamentale per la formazione di una mentalità scientifica negli studenti dei CdL in Medicina e chirurgia." (dalla prefazione)



PREFAZIONE




PREFAZIONE


Gli autori di questo testo, tutti professori di ruolo universitario, insegnano da anni Chimica in corsi di laurea (CdL) in Medicina e Chirurgia di importanti atenei italiani ed hanno intrapreso la stesura di questo libro nella convinzione che una buona comprensione delle basi della Chimica sia non solo un importante ausilio per affrontare lo studio di altre importanti discipline biomediche, come la Biochimica, la Fisiologia e la Farmacologia (solo per citare quelle che più si fondano sui concetti basilari della Chimica), ma rappresenti anche una tappa fondamentale per la formazione di una mentalità scientifica negli studenti dei CdL in Medicina e Chirurgia.


L’obiettivo di illustrare in modo essenziale i concetti fondamentali della Chimica è stato perseguito anche con la speranza che il libro possa costituire un utile ausilio didattico agli studenti di altri CdL ad indirizzo biomedico.


Negli attuali CdL di Medicina e Chirurgia la Chimica è inserita, di solito, al primo semestre del primo anno di corso, al quale gli studenti accedono con un bagaglio di cultura scientifica acquisita negli ultimi anni delle scuole secondarie di secondo grado e non sempre adeguata al programma che viene loro proposto dai docenti di questa disciplina.


A loro volta, i docenti hanno a disposizione un numero di ore di insegnamento e di crediti formativi universitari (CFU) non adeguati alla vastità e complessità della disciplina. Di conseguenza, in un arco temporale di breve respiro, essi devono assumersi il compito di svolgere un programma il più completo possibile e mirato a fornire una corretta visione di insieme della Chimica. Essi devono, pertanto, perseguire il fi ne di coniugare chiarezza di esposizione con un equilibrato compromesso tra divulgazione e quel rigore
scientifico che la Chimica, centrale tra le scienze naturali, richiede.


I contenuti del libro si articolano nell’ambito della tradizionale suddivisione della Chimica nelle due sezioni della Chimica Generale e della Chimica Organica.


La Chimica Generale, fortemente connessa con la Fisica, ha come obiettivo quello di sviluppare i principi scientifici che sono alla base delle proprietà fi siche e chimiche dei sistemi chimici che compongono la materia e che sono oggetto di studio più approfondito in settori specifici della Chimica come quello della Chimica-Fisica. Essa include anche i metodi per stabilire le variazioni
quantitative che si verificano in seguito a trasformazioni chimiche.


Sulla base teorico-pratica della Chimica Generale si poggia la Chimica Organica che si occupa della struttura e del comportamento chimico-fisico dei composti organici. Tra gli innumerevoli composti organici disponibili in natura e preparati per sintesi, sono stati selezionati quelli più emblematici per illustrare le caratteristiche generali di intere categorie di composti. Una particolare attenzione è stata rivolta a classi di composti organici presenti nell’organismo umano (Biomolecole) o comunque importanti per le applicazioni
biomediche verso cui costantemente il testo si indirizza.


Gli autori rivolgono un sentito ringraziamento ai colleghi che, in specifiche occasioni, hanno fornito utili suggerimenti per realizzare una più corretta esposizione di alcuni contenuti del libro e saranno grati a chiunque vorrà sottoporre loro valutazioni critiche del testo e segnalare eventuali errori.


GLI AUTORI



Autore
Santaniello Enzo;Coletta Massimiliano;Malatesta Francesco
Editore
Piccin Editore
Anno
2018
Tipologia
Libro
Lingua
Italiano
Indice

CHIMICA GENERALE.
1 La composizione della materia: breve storia dell’atomo .......................5
1.1 L’atomo indivisibile..........................................................................................5
1.2 L’atomo non è indivisibile: i primi modelli atomici ........................................7
1.3 Il nucleo dell’atomo..........................................................................................9
1.4 Isotopi stabili e instabili .................................................................................14
1.5 La radioattività................................................................................................15
2  La configurazione elettronica degli atomi ............................................. 21
2.1 Dalla fisica classica alla meccanica quantistica..............................................23
2.2 I numeri quantici.............................................................................................25
2.3 La configurazione elettronica degli atomi poli-elettronici..............................29
2.4 La Tavola Periodica degli elementi ................................................................34
2.5 Proprietà periodiche degli atomi.....................................................................40
2.6 Configurazione elettronica di cationi e anioni monoatomici..........................47
3  Il legame chimico ........................................................................................ 49
3.1 I gas nobili e la regola dell’ottetto di Lewis ................................................... 49
3.2 Il legame ionico ..............................................................................................51
3.3 Il legame covalente ......................................................................................... 55
3.4 Molecole biatomiche ......................................................................................58
3.5 Polarizzazione del legame covalente .............................................................60
3.6 Molecole e ioni poliatomici ............................................................................ 62
3.7 Il catione poliatomico ammonio (NH4+), un esempio di legame dativo ......... 65
3.8 Legami delocalizzati e formule di risonanza .................................................. 67
3.9 L’espansione dell’ottetto di Lewis..................................................................68
4  Gli elettroni nelle molecole ....................................................................... 71
4.1 La molecola di idrogeno ................................................................................. 72
4.2 Orbitali molecolari di molecole poliatomiche ................................................ 75
4.3 Orbitali ibridi .................................................................................................78
4.4 Orbitali ibridi che coinvolgono orbitali atomici di tipo d...............................89
4.5 Forma delle molecole ....................................................................................93
5  Interazioni tra specie chimiche e stati di aggregazione della materia: lo stato gassoso........... 97
5.1 Interazioni interatomiche e intermolecolari (forze di van der Waals) ...........97
5.2 Legami idrogeno...........................................................................................100
5.3 Interazioni ione-dipolo..................................................................................102
5.4 Forze intermolecolari e stati di aggregazione ............................................... 103
5.5 Lo stato gassoso............................................................................................104
6  Gas ideali e principi di termodinamica .................................................. 119
6.1 Sistema termodinamico costituito da un gas ideale ...................................... 121
6.2 Primo principio della termodinamica............................................................122
6.3 La funzione di stato entalpia H.....................................................................123
6.4 La funzione di stato entropia e il secondo principio della termodinamica ... 125
7  Liquidi, solidi e passaggi di stato............................................................ 131
7.1 Lo stato liquido ............................................................................................. 131
7.2 La tensione superficiale ................................................................................ 132
7.3 Tensione di vapore ed evaporazione.............................................................138
7.4 Lo stato solido ..............................................................................................145
7.5 Passaggi di stato............................................................................................148
7-6 Termodinamica dei passaggi di stato ...........................................................153
7.7 I diagrammi di stato ...................................................................................... 154
8 Le soluzioni ................................................................................................. 159
8.1 Le soluzioni...................................................................................................160
8.2 Le soluzioni acquose: elettroliti e non-elettroliti .......................................... 162
8.3 Termodinamica del processo di solubilizzazione ......................................... 166
8.4 Dispersioni colloidali....................................................................................169
8.5 La concentrazione di una soluzione..............................................................172
8.6 Miscelazione e diluizioni di soluzioni ..........................................................181
8.7 Solubilità dei gas in acqua: la legge di Henry...............................................184
8.8 Soluzioni acquose di gas che reagiscono con l’acqua: il biossido di carbonio CO2 e l’ammoniaca NH3 .............187
9  Soluzioni ideali e proprietà colligative .................................................. 189
9.1 Le soluzioni ideali.........................................................................................191
9.2 Le proprietà colligative.................................................................................191
9.3 La pressione osmotica...................................................................................202
10  Reazioni chimiche.................................................................................... 217
10.1 Tipologie di reazioni chimiche ..................................................................219
10.2 Bilanciamento delle reazioni chimiche ......................................................220
10.3 Reazioni di ossidoriduzione (redox) ........................................................... 222
10.4 Bilanciamento di semi-reazioni di riduzione e ossidazione .......................223
10.5 Procedimento per bilanciare le reazioni redox............................................227
10.6 Relazioni ponderali e calcoli stechiometrici...............................................231
11  Principi di cinetica chimica .................................................................... 237
11.1 Velocità di reazione ....................................................................................238
11.2 Equazioni cinetiche e ordine di reazione .................................................... 239
11.3 Altre considerazioni sulla velocità di reazione ........................................... 242
11.4 Unità di misura della velocità di reazione e delle costanti di velocità .......244
11.5 Cinetica di reazioni reversibili....................................................................245
11.6 Equilibrio chimico ......................................................................................245
11.7 Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura ed equazione di Arrhenius...............247
12  L’equilibrio chimico.................................................................................. 251
Quoziente di reazione e costante di equilibrio Keq......................................252
Significato della costante di equilibrio Keq .................................................253
Il principio dell’equilibrio mobile...............................................................254
Equilibri in fase omogenea ......................................................................... 254
Equilibri in fase eterogenea ........................................................................255
Equilibri ionici di sali poco solubili ...........................................................257
Il prodotto di solubilità................................................................................257
Effetto di altri soluti sulla solubilità molare ...............................................261
13 Termodinamica delle reazioni chimiche ............................................. 267
Entalpia di reazione e legge di Hess ........................................................... 267
ΔHreazione e temperatura influenzano il valore della costante di equilibrio Keq ..........270
Criteri di spontaneità di una reazione chimica............................................272
Energia libera G e criterio di spontaneità di una reazione..........................274
Energialibera(G),quozientedireazione(Q)ecostantediequilibrio(Keq) 275
Equilibri multipli: energia libera, parziale e totale ..................................... 278
La teoria delle collisioni e dello stato di transizione ..................................279
Aspetti termodinamici e cinetici di una reazione: il diagramma di reazione. 280
I catalizzatori ..............................................................................................283
14 Equilibri acido-base in acqua: acidi e basi forti e deboli .................. 285
La teoria di Brønsted e Lowry: coppie coniugate acido-base ....................287
La ionizzazione dell’acqua ........................................................................288
L’operatore matematico p e il significato del pH ....................................... 291
Le costanti di ionizzazione acida e basica (Ka e Kb)...................................294
Forza degli acidi e delle basi: acidi e basi forti e deboli.............................295
Calcolo esatto del pH di soluzioni acide e basiche.....................................299
Relazione tra la Ka di un acido e la Kb della base coniugata.......................306
15 Sali e soluzioni tampone ........................................................................ 311
Reazione di neutralizzazione .....................................................................312
Le soluzioni tampone..................................................................................317
Calcolo del pH di una soluzione tampone costituita da un acido debole e un suo sale ...............318
Soluzione tampone costituita da una base debole e dal suo acido coniugato 325
Il potere tampone ........................................................................................ 327
Ionizzazione di un acido in funzione del pH della soluzione. .................... 327
16 Acidi poliprotici e soluzioni tampone nell’organismo umano ....... 329
Acidi diprotici.............................................................................................329
Basi poliprotiche.........................................................................................330
Acidi triprotici.............................................................................................332
Calcolo del pH di soluzioni di acidi o basi poliprotici................................333
Soluzione tampone costituita da acidi poliprotici e sali corrispondenti ....333
Sistemi tampone dei fluidi biologici...........................................................334
Il sistema tampone bicarbonato/acido carbonico nell’organismo umano...337
17 Titolazioni acido-base............................................................................. 341
Titolazione di un acido forte con base forte................................................341
Titolazione di un acido debole con base forte ...........................................343
Indicatori di pH ..........................................................................................345
18 Reazioni di ossidoriduzione e pile........................................................ 349
18.1 Pile ed elettrolisi .........................................................................................351
18.2 La pila Daniell.............................................................................................352
18.3 Fattori che influenzano il potenziale della pila...........................................354
18.4 Equilibri redox e pile .................................................................................357
18.5 Potenziali di riduzioni standard ..................................................................358
18.6 Spontaneità delle reazioni redox.................................................................364
19 Energia delle reazioni di ossidoriduzione ed equazione di Nernst... 367
Potenziale di una pila, energia libera ed equilibri redox ............................367
Equazione di Nernst....................................................................................368
Potenziale di riduzione di singoli elettrodi in condizioni non-standard ..... 369
Applicazioni della legge di Nernst. ............................................................371
Potenziale di una pila in condizioni non-standard ...................................... 376
Calcolo della costante d’equilibrio Keq dal potenziale standard della pila (E0pila) .....................378

CHIMICA ORCANICA............................................................................381
20 Idrocarburi saturi e insaturi ................................................................... 385
Idrocarburi saturi: gli alcani........................................................................385
Il numero di ossidazione dell’atomo C nei composti organici ...................390
Isomeria dei composti organici...................................................................391
Idrocarburi insaturi: gli alcheni...................................................................397
Idrocarburi insaturi: gli alchini ..................................................................401
21 Cicloalcani, cicloalcheni e benzene...................................................... 403
Cicloalcani ................................................................................................. 403
Cicloalcheni ................................................................................................ 407
Idrocarburi saturi policiclici .......................................................................407
Il benzene....................................................................................................409
Idrocarburi aromatici policiclici .................................................................413
22 Composti contenenti gruppi funzionali.............................................. 415
Alcoli........................................................................................................... 415
Tioalcoli ...................................................................................................... 419
Composti carbonilici ..................................................................................420
Acidi e basi organiche ................................................................................421
Composti con più gruppi funzionali identici .............................................. 427
Composti aromatici contenenti gruppi funzionali ......................................430
Composti con gruppi funzionali diversi......................................................434
Stereoisomeria dei composti polifunzionali................................................436
23 La reattività dei composti organici ...................................................... 441
Reagenti elettrofili e nucleofili ...................................................................443
Reattività dei composti organici contenenti legami semplici σ..................444
Reattività dei composti organici contenenti legami π.................................449
Disidratazione degli alcoli .........................................................................453
Reazioni di sostituzione nucleofila ................................................................ 456
La particolare reattività del benzene...........................................................458
24  Reazioni di ossido-riduzione e reazioni intermolecolari
delle principali classi di composti organici ........................................ 463
24.1 Reazioni di ossido-riduzione (redox)..........................................................464
24.2 Reazioni intramolecolari e intermolecolari in chimica organica ................ 470
24.3 Reazioni intermolecolari tra gruppi funzionali uguali................................472
24.4 Reazioni intermolecolari tra gruppi funzionali diversi ............................... 473
24.5 Reazioni intermolecolari tra acidi fosforici ed alcoli: gli esteri fosforici ... 479
Biomolecole ...................................................................................... 483
25  I lipidi ..................................................... 489
25.1 Gli steroidi ..................................................................................................489
25.2 Le vitamine liposolubili .............................................................................490
25.3 I terpeni ......................................................................................................491
25.4 Gli acidi grassi ............................................................................................ 491
25.5 Anioni di acidi grassi e micelle...................................................................495
25.6 Lipidi derivati dagli acidi grassi .................................................................497
25.7 Aggregati sopramolecolari di fosfolipidi ...................................................502
25.8 Idrolisi dei trigliceridi .......................................................................