Reguli în stabilirea numerelor de oxidare• Aceste reguli se stabilesc pe baza electronegativitătii elementelor sigrupărilor si a activitătii chimice a metalelor. Regulile generale alenumerelor de oxidare sunt:1. fluorul are numărul de oxidare -1; nu există excepŃii;2. oxigenul are numărul de oxidare -2; excepŃie fac combinaŃiile cu fluor (ex.OF6), peroxizii (ex. NaO–ONa, Na2O2) si superoxizii (ex. KO2);3. hidrogenul are numărul de oxidare +1; excepŃie fac parte hidrurilemetalelor mai active chimic decât hidrogenul (Li, K, Ca, Na, Fe, Zn, etc.);4. metalele alcaline (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) au numărul de oxidare +1; nuexistă excepŃii;5. metalele alcalino-pământoase (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) au N.O. +2; nuexistă excepŃii;6. halogeni X (F, Cl, Br, I, At) au numărul de oxidare -1; fac excepŃiecompusii cu oxigen, compusii cu I si At ce conŃin si alte elemente maielectronegative decât acestea;

ph-ulpH = co-logaritmul concentraŃiei ionilor de hidroniu; pH=-lg[H3O+]pOH = co-logaritmul concentraŃiei ionilor de hidroxil; pH=-lg[HO-]ExempleAcizi Tari:HI, HCl ,HNO3 ,HClO4 ,H2SO4 ,HSbF6SlabiHF, H3PO4,H3PO3, H2CO3, HCN, H2C2O4, H2S, HOCl, HNO2, NH4+,fenoli, RCOOHBaze Tari :KOH, NaOH, LiOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2SlabeNH3, RNH2, R2NH, R3N, F-, CN-, S2-, RCOO-,C2O4 2-,Amfoliti -,acido-bazicH2PO4-, HPO42-, HS-, HCO3-, HC2O4

pH+ pOH= 14

pH= pOH= 7Determinarea aproximativa a pH-ului–Se utilizează indicatori de pH–Precizia măsurătorii este moderata–Puternic influenŃata de individDeterminarea precisa a pH-ului–Se utilizează echipamente specifice;cel mai utilizat fiind electrodul cumembrana de sticla–Precizia de măsurare este de ±0,01AplicaŃiiDeterminarea pH-ului:– Probelor biologice: sânge, urina, piele, saliva, …– Alimentelor (controlul calităŃii): apa potabila, băuturi, alimente, …– Probelor de mediu (controlul calităŃii): ape, soluri– Produselor farmaceutice si cosmetice: pH-ul cremelor, pastei de dinŃi, …• Volumetria de neutralizare:– Determinarea conŃinutului de acizi sau baze din diverse produse:• Determinarea conŃinutului de NH3, HCl, CH3COOH, acidulacetilsalicilic, ac citric din limonada, ac tartric din vin, etc• Determinări indirecte: azotat (prin reducere la NH3), proteine dinbrânza (prin metoda Kjedhal).• Reglarea pH-ului: (soluŃii tampon)– AplicaŃii de mediu– Industria chimicaPrin punct de echivalenŃă se înŃelege momentul în care analitul s-aconsumat în totalitate reacŃionând cu cantitatea echivalentă de soluŃie detitrant (fără ca titrantul să se acumuleze în sistem).• Prin titrant se înŃelege orice soluŃie de concentraŃie exactă sauaproximativă cu factor de corecŃie determinat, care este utilizată pentrudeterminarea cantitativă a unui analit dintr-o soluŃie necunoscută prinprocedeul de titrare.• Prin titrat se înŃelege orice soluŃie care este supusă procedeului de titrareîn vederea determinării cantitative a unui (unor) analit din soluŃie.• Prin titrare se înŃelege operaŃia de adăugare treptată a reactivului detitrare si măsurarea volumului de titrant adăugat pentru a atinge punctul deechivalenŃă.• Prin factor de corecŃie, F, se înŃelege un raport care arată de câte ori osoluŃie este mai diluată sau mai concentrată decât soluŃia de concentraŃieexactă si se exprimă matematic prin relaŃia:F= Tr/Tt = Cr/Ct = Vt/Vr, în careTr, Cr, Vr reprezintă titrul, concentraŃia normală respectiv volumul realTt, Ct, Vt reprezintă titrul, concentraŃia normală respectiv volumul theoretic

Prin soluŃie etalon se înŃelege soluŃia obŃinută pornind de la substanŃe etalon

prin dizolvarea cantitativă a masei corespunzătoare în balonul cotatcorespunzător. Mai mult, pentru ca soluŃia să poată fi considerată etalon,aceasta nu trebuie să sufere nici o transformare în timp.Prin standardizare se înŃelege determinarea factorului de corecŃievolumetric; factorul de corecŃie volumetric se face pe baza legiiechivalentei :c de a ori v de a ori f de a egal cu c de b ori v de b ori f de b rezulta f de a egal cu c de b ori v de b supra c de a ori v de a ori f de a

ModalităŃi de titraretitrare directă – a soluŃiei de analizat cu soluŃie de concentraŃie cunoscută;• titrarea indirectă – soluŃia de analizat nu reacŃionează cu soluŃia titrată, de aceea se adaugă în exces o altă soluŃie titrată ce reacŃionează cu substanŃa iar excesul retitrează cu soluŃia de concentraŃie cunoscută;• titrarea prin substituŃie – soluŃia de analizat nu reacŃionează cu soluŃia de concentraŃie cunoscută, de aceea se transformă într-o combinaŃie chimică carepoate fi apoi titrată cu soluŃia de concentraŃie cunoscută.

Ca o regulă generală, cel puŃin una din speciile participante în reacŃia de titrare trebuie să fie acid sau bază TARE. La rândul ei, volumetria bazată pe reacŃii cu transfer de protoni se clasifică, funcŃie de caracterul acido-bazic al titrantului sau a speciei ce urmează a fi determinată. Astfel avem două subclase:• ACIDIMETRIA (metodă volumetrică utilizată în vederea determinăriiunor specii cu caracter bazic, reactivul de titrare folosit fiind un acid) ALCALIMETRIA (metodă volumetrică utilizată în vedereadeterminării speciile acide, reactivul de titrare folosit fiind o bază)

acizii slabi si bazele slabe pot fi titrate cu baze slabe si respectiv cu acizi slabinumai în anumite condiŃiiAplicaŃii uzuale ale volumetriei deneutralizare Determinarea concentraŃiei/conŃinutului de HCl, H2SO4, NH3, CH3COOH,acidului boric, acidului oxalic, etcAnaliza sodei caustice comercialeDeterminarea carbonatului si bicarbonatului de sodiu, în prezenŃăDeterminarea azotaŃilorDeterminarea fosfatuluiDeterminarea numărului de grupări hidroxilice din zaharuriDeterminarea indicelui de saponificare al grăsimilor si uleiurilorDeterminarea conŃinutului de proteină din brânzăDeterminarea conŃinutului de acid citric din citronadă sau sare de lamâieDeterminarea conŃinutului de acid tartric din vin

Determinarea conŃinului de aspirină din medicamenteDeterminarea constantelor de aciditateAplicaŃii. Reglarea pH-ului; SoluŃii tampon• Reglarea pH-ului este deosebit de importanta atât in cazul reacŃiilorbiochimice cat si in cazul reacŃiilor chimice clasice.• Reglarea pH-ului se realizează prin intermediul soluŃiilor tampon.• SoluŃia tampon este soluŃia care conŃine dizolvata cantităŃiechimolare (sau apropiate) de acid slab si respectiv baza slabaconjugata.• Puterea maxima de tamponare a unui sistem acid/baza slabaconjugata revine soluŃiei care are aceeasi concentraŃie de acid sirespectiv baza; pH-ul acestei soluŃii fiind pH=pKa.• Sisteme tampon deosebit de precise se pot regăsi si in natura. Spreexemplu, pH-ul sângelui este păstrat constant de prezenŃatamponului H2CO3/HCO3-; pH-ul Ńesutului osos este păstrat constantde prezenŃa tamponului HPO42-/PO43- etc.

Reactii de oxidare:

ReacŃia redox = reacŃia chimică care decurge cu modificarea numărului(stării) de oxidare adică are decurge cu transfer de electroni;• N.O. – numărul de oxidare sau starea de oxidare (înlocuieste noŃiuneade valenŃă) este numărul care reprezintă sarcina electrică (pozitivă saunegativă), pe care o are specia participantă la reacŃia redox. Pentruelementele chimice din compusii ionici, N.O. reprezintă sarcini electriceintregi (numere naturale pozitive sau negative).• Oxidarea = procesul chimic care decurge cu cresterea numărului deoxidare; procesul chimic care decurge cu cedare de electroni;• Reducerea = procesul chimic care decurge cu scăderea numărului deoxidare; procesul chimic care decurge cu acceptare de electroni;• Agent oxidant = specie chimică care poate participa intr-o reacŃiechimică funcŃionând ca un acceptor de electroni; specie chimică careparticipă intr-o reacŃie chimica si se reduce (numărul de oxidare scade);• Agent reducător = specie chimică care poate participa intr-o reacŃiechimică funcŃionând ca un donor de electroni; specie chimică careparticipă intr-o reacŃie chimică si se oxidează (numărul de oxidarecreste);

AplicaŃii ale reacŃiilor redox:• Volumetria redox• Electroliza• Surse de curent - Pile galvanice• Electrodepunerea• Coroziunea si protecŃia anticoroziva• Industria chimica

• Dispozitive specifice

Pile galvaniceSistemele capabile să transforme energia chimică în energie electrică senumesc pile electrice sau elemente galvanice.La cei doi electrozi se produc reacŃii de oxido−reducere:- la electrodul pozitiv (catod) au loc reacŃii de reducere a ionilor metalicidin soluŃie (depunerea Cu)

- la electrodul negativ (anod) au loc reacŃii de oxidare (dizolvarea Zn).

F.e.m. a unei pile (E) se defineste ca diferenŃa de potenŃial care ianastere între doi electrozi în circuitul deschis.Clasificarea bateriilor

După reacŃia chimica : - Celule ireversibile bateriile clasice-Celule reversibile “baterii rechargeable”După natura electrolitului:-Celule cu electrolit lichid “umede”-Celule cu electrolit solid-Celule cu electrolit tip topitura-Celule de siguranŃa/rezerva

Celule cu electrolit lichid “umede”• sunt primele tipuri de celule galvanice obŃinute,in prezent sunt foarte puŃin utilizate; existariscul ca electrolitul sa penetreze pereŃii dreptpentru care, în multe cazuri electrolitul lichid s-aînlocuit cu gel;• Cele mai cunoscute astfel de celule galvanicesunt: pila Daniell, pila Leclanche, pila Grove,pila Bunsen, pila pe baza de acid cromic, pilaClark, pila Weston;• Majoritatea aplicaŃiilor practice ale acestor tipuri

de baterii au la baza sistemele Ni-Cd-KOH sirespectiv cele pe baza de Pb-PbO2-H2SO4;• Exista atat sisteme reversibile cat si ireversibile;• Pila Leclanche a fost rapid adaptat in obŃinereacelulelor cu electrolit solid.Celule cu electrolit solid• Pila Leclanche a fost modificata, locul electrolitului lichid fiind luata de unelectrolit solid=>bateriile comerciale din zilele noastre;• Printre cele mai utilizate baterii cu electrolit solid utilizate in zilele noastresunt bateriile Leclanche Zn-C;

Coroziunea si protecŃia anticorozivăCoroziunea = proces electrochimic spontan, de obicei, nedoritDe obicei procesul de oxidare are loc pe baza oxigenului atmosfericTipul de coroziune si intensitatea distrugerii sunt determinate de:-natura si structura materialului;-compoziŃia mediului agresiv;-condiŃiile de desfăsurare a unui proces tehnologic.Clasificare proceselor de coroziune după diferite criterii:a) Mecanismul de desfăsurare:coroziune chimică; electrochimică; biochimică.b) Aspectul distrugerii: coroziune generală (continuă); localizedă (discontinuă).c) Caracterul distrugerii în raport cu structura metalului:coroziune intercristalină;transcristalină; selectivă.

Coroziunea este procesul de distrugere spontană a metalelor, aliajelor si în general, amaterialelor sub acŃiunea agenŃilor chimici, electrochimici si biochimici din mediuCoroziunea chimică se produce la contactul metalelor cu aerul sau gazele uscate (O2, HCl, H2S, oxizi ai clorului sau sulfului), îndeosebi la temperaturi ridicate, când se formează oxizi, cloruri, sulfuri, săruri sau alŃi produsi care rămân la locul interacŃiunii.Coroziunea electrochimică este procesul de distrugere a metalelor în

prezenŃa electroliŃilor.

Factori care influenŃează asupra coroziunii electrochimicea)Natura metaluluib)Structura si starea suprafeŃei metaluluic)pH-ul soluŃieid)ConcentraŃia electrolituluie)ConcentraŃia oxigenului dizolvat în soluŃie

f) Temperaturag) Viteza de curgereProtecŃia anticorozivă• Acoperiri – depunerea unor filme subŃiri de vopseluri, polimeri, etc.• Galvanizarea – depunerea unor straturi metalice rezistente la coroziune• Alierea cu metale care formează un strat protector, pasiv• ProtecŃia catodică - cu electrozi de sacrificiu- cu sursa externă de curent electric continuu• ProtecŃia anodică - cu sursa externă de curent electric continuucu reacŃie catodică suplimentarăProtecŃia anticorozivă pasivă se realizează prin aplicarea de straturi protectoare care pot fi:- metalice- nemetalice- de natură anorganică.ProtecŃia anticorozivă activă se referă la acŃiunea de modificare a sistemului de coroziune care depinde de: materialul folosit, mediul coroziv si condiŃiile de corodare (temperatură, pH, concentraŃia în O2, presiune, durata de coroziune)

Metode electrochimice de protecŃie se bazează pe reducerea vitezei de coroziune a construcŃiilor metalice prin polarizarea lor realizată prin protecŃie catodică si anodică

a) ProtecŃia catodică- cu sursă exterioară de curent prin polarizarea catodică a instalaŃiei metalice de protejat cu o sursă de curent continuu si un anod auxiliar în circuitul de polarizareProtectie catodica cu anozi activi sau de sacrificiu, care se leagă la construcŃie;drept anozise folosesc metale cu un potenŃial mai electropozitiv decât al Fe cum sunt: Mg, Zn, Al.b) ProtecŃia anodică Metalele trec din stare activă în stare pasivă prin deplasarea potenŃialului, adică prinpolarizare anodică cu o sursă exterioară de curent

reactii de precipitarePrecipitarea este o reacŃie chimică ce se desfăsoară in soluŃie si careduce la formarea unui compus solid;• Solubilizarea (dizolvarea) este procesul fizic sau chimic prin care o

substanŃa solidă trece in soluŃie;• Solubilitatea reprezintă o măsură a cantităŃii maxime de substanŃă ce se poate dizolva intr-un volum de apă, in condiŃii date (in specialtemperatură, tărie ionica, pH, presiune, …); este o constantă fizicăcaracteristică pentru fiecare substanŃă, in condiŃii date;• SoluŃie saturată – soluŃia care conŃine cantitatea maximă de substanŃădizolvată (echivalentul solubilităŃii), in condiŃii date; adăugarea uneicantităŃi suplimentare de substanŃa in soluŃia saturată duce la depunereaacestuia sub formă de precipitat (nu se dizolvă);• SoluŃia suprasaturată este soluŃia care conŃine dizolvată o cantitate maimare decât cantitatea echivalentă solubilităŃii;• SoluŃii concentrate / soluŃii diluate sunt soluŃiile care conŃin dizolvatecantităŃi mari / mici de substanŃă; nu există o regulă conform căreiapeste o anumită concentraŃie o soluŃie să fie considerată concentrată ReacŃia de precipitare poate fi scrisa ca o reacŃie de dublu schimb

ReacŃia inversă precipitării este dizolvarea. Dizolvarea presupunedisocierea precipitatului in ioni Compusii greu solubili sunt acei compusi care au o solubilitatefoarte mica intr-un anume solvent (Ks foarte mic; pKs mare).Solubilitatea insa este foarte puternic influenŃata de solventUn astfel de caz este NaCl care estefoarte solubil in apa, parŃial solubil in metanol (14,9 g/L = 0,25mol/L =Ks ~ 0,065) si practic insolubil in eter etilic.

ReacŃia de precipitare este influenŃată de mai mulŃi factori. Dintreacestea, cele mai importante sunt:1) ConcentraŃia speciilor implicate in reacŃia de precipitare2) InfluenŃa ionului comun3) Temperatura de lucru4) pH-ul soluŃiei5)Presiunea

–1)ConŃinutul maxim (din compusul AnBm) care se poate dizolva este dat de produsul de solubilitate; peste această cantitate, compusul nu se mai dizolvă si rămâne ca precipitat.2) Solubilitatea poate fi de asemenea influenŃată de prezenŃa unui ion comun.Spre exemplu: solubilitatea in apă distilată a AgCl este S=~1,9 mg/L in timp ce in soluŃie KCl 1M este de doar S`=~2,6*10-13mg/L4) pH-ul soluŃiei influenŃează in special solubilitatea hidroxizilor si a acelor săruri care conŃin grupări care pot participa simultan si la diverse echilibre acido-bazice pH-ul soluŃiei influenŃează in special solubilitatea hidroxizilor si a acelor săruri care conŃin grupări care pot participa simultan si la diverse echilibre acido-bazice

5) InfluenŃa presiunii asupra solubilităŃii este importantă mai ales in cazul in care in urma disocierii si respectiv a reacŃiilor care au loc in soluŃie se degajă o componentă gazoasă. Astfel solubilitatea carbonaŃilor poate fi corelată cu presiunea si temperatura, in special in cazul unor pH-uri acide

AplicaŃii ale reacŃiilor de precipitare

1)Gravimetria2) Volumetria de precipitare3) Depoluare4) Biosinteza osului5) AplicaŃii medicale6) Industria chimicaDefiniŃie: Gravimetria este o metodă de analiză cantitativă bazată pe transformarea speciei de interes (analit) intr-un compus greu solubil si măsurarea cu precizie a masei de precipitat rezultate.Etapele analizei: se dizolvă proba cântărită; printr-un procedeu adecvat seînlătură speciile ce pot interfera în metoda aleasă; se ajustează condiŃiileexperimentale (pH, stare de oxidare, concentraŃie); se adaugă agentul deprecipitare adecvat (organic sau anorganic); precipitarea se realizează la cald; se separă precipitatul prin filtrare; se spală precipitatul; se usucă, se calcinează si se aduce la masă constantă; se calculează constituentul analizat din probă

conform reacŃiei stoechiometrice.2) Utilizata in determinarea cantitativa a halogenilor si a semihalogenilor (CN- si SCN-)

1. Metoda Mohr 2.Metoda VolhardSe lucrează cu un exces de AgNO3 excesulde AgNO3 fiind ulterior titrat cu KSCN, inprezenta de Fe3+.3)Etapele procesului de epurare a apelor prin procese fizicochimice4) Biosinteza Ńesutului dur (oase, dinŃi: smalŃ si dentina) are la baza reacŃia de precipitare dintre Ca2+ si PO4 3- conform reacŃiei: (sl 36 curs 8)5) ReacŃiile de precipitare sunt intens utilizate in obŃinerea unor biomateriale6) Sinteze de materiale industriale

Reacţii de complexare *Combinaţia complexă (complex sau chelat) = ansamblu multiatomic constituit dintr-un atom central (cation = acid Lewis) şi unul sau mai mulţi liganzi coordinaţi (baze Lewis) la atomul central; *Legătura coordinativă = legătura chimică ce ia naştere prin punere in comun a 2e-, ambii provenind de la acelaşi atom; *Legătura coordinativă este reprezentată astfel: M←L unde M este atomul central (de obicei un cation) iar L reprezintă un ligand, săgeata fiind întotdeauna

îndreptată de la ligand la atomul central (adică de la atomul donor către atomul acceptor = indica direcţia de deplasare a electronilor); Ligand = orice specie (atom, anion sau un ansamblu mai complex) care are o pereche de electroni neparticipanta disponibila pentru coordinare

In funcţie de numărul de legaturi coordinative pe care un ligand le poate realiza aceştia se clasifica in:

• Liganzi monodentaţi: Cl-, F-, HO-, H2O, NH3

• Liganzi bidentaţi: (hidrazina) NH2-NH2; ionul oxalat, ionul salicilat, …

• Liganzi polidentaţi: EDTA, EGTA,

Numărul de coordinare arata numărul de legaturi ce se dezvolta intre atomul central si ligand (liganzi);

Geometria atomului central este puternic influenţat de numărul de coordinare.

Compuşii coordinativi sunt de importanta vitala in atât in regnul vegetal cât si in

regnul animal: Clorofila A, hemul ...

Aplicaţii ale reacţiilor de complexare

I. Intervine in diverse procese vitale: respiraţie; fotosinteza, metabolism, …

II. Aplicaţii industriale: • În procedeul hidrometalurgic de obţinere a Cu din minereuri

(dizolvarea selectivă a cuprului).• În procedeele industriale de obţinere a Au şi Ag din minereuri

(dizolvarea selectiva a acestor metale nobile cu NaCN).• Pentru prepararea unor substanţe pure (impurităţile se pot

transforma în combinaţii complexe solubile sau insolubile în apă).• În industria farmaceutică la prepararea unor medicamente: cisplatin,

carboplatin, oxalilplatin, vitamina B12, …..III. Aplicaţii de mediu• Depoluare: îndepărtarea metalelor grele, a cianurilor, … • Determinarea durităţii apei;

IV. Aplicaţii medicale: detoxifierea organismului de Pb2+V. Aplicaţii analitice• Analiza calitativă: identificarea sau mascarea anumitor specii (atomi,

ioni, molecule)• Volumetria bazată pe reacţii de complexare

CHIMIA VIETII

AMINOACIZIAmino-acizii sunt combinatii organice care contin in molecula una sau mai multe

grupe amino si una sau mai multe grupe carboxil.

Aminoacizi: structura generală Grup carboxil Grup amino Un atom de hidrogen Un radical

CLASIFICAREA AMINOACIZILOR Dupa structura, amino-acizii se împart in doua mari

categorii:

1. Alifatici: unde grupele funcţionale sunt legate de o catena alifatica.

2. Aromatici: unde grupele funcţionale sunt legate de un ciclu aromatic. După aşezarea relativa a grupelor funcţionale se deosebesc α-amino

acizi, β-amino-acizi, γ-amino-acizi, etc. Dintre amino-acizii alifatici, cei mai importanţi sunt α-amino-acizi, adică acei amino-acizi care conţin grupele funcţionale legate de acelaşi atom de carbon. Se deosebesc mai multe categorii mari de α-amino-acizi alifatici:

1. monocarboxilici 4. tioamino-acizi2. dicarboxilici 5. diamino-acizi3. hidroxi-amino-acizi 6. amino-acizi heterociclici

IMPORTANTA AMINOACIZILOR

Organismele îşi sintetizează din aminoacizi protidele proprii.

Unii aminoacizi sunt transformaţi în substanţe cu rol biologic important: hormoni, amine, cetoacizi, etc.

Nu toţi aminoacizii sunt sintetizaţi de către organismul animal.

Aminoacizii care nu pot fi sintetizaţi de către organismul animal, dar care sunt absolut necesari pentru creşterea şi dezvoltarea organismului = aminoacizi esenţiali.

Aminoacizii esenţiali sunt: arginina, fenilalanina, histidina, izoleucina, leucina, lizina, metionina, treonina, triptofanul, valina

Proprietati fizico- chimice

Aminoacizii sunt substanţe solide, cristalizate, solubile în apă (cu excepţia cisteinei, cistinei şi treoninei).

Au punct de topire şi fierbere relativ ridicate, peste 200°C Aminoacizii obţinuţi prin sinteză sunt racemici Aminoacizii naturali prezenţi în structura protidelor aparţin numai formei L Cu excepţia glicocolului, atomul de carbon α din structura aminoacizilor

este asimetric. În consecinţă, aminoacizii prezintă activitate optică, având capacitatea de a roti planul luminii polarizate.

În soluţie aceştia se comportă ca amfioni sau ioni bipolari datorită disocierii grupărilor funcţionale carboxil şi amină.

Astfel, în funcţie de pH, aminoacizii pot exista în soluţie apoasă sub trei forme: amfioni, cationi, anioni

Datorită caracterului lor amfoter, aminoacizii se comportă în mediul acid ca baze, iar în mediu bazic se comportă ca acizi.

Punctul izoelectric se defineşte ca pH-ul la care aminoacidul nu migrează în câmp electric.

PROPRIETATI CHIMICE

Proprietăţi chimice determinate de prezenţa grupării -COOH- Reacţia cu alcoolii – cu formare de esteri- Reacţia cu bazele – cu formare de săruri- Reacţia de decarboxilare – cu formare de amine biogene (sub acţiunea

unor enzime specifice numite decarboxilaze)- Reacţia de reducere energică – cu formare de aminoalcooli

Proprietăţi chimice determinate de prezenţa grupării –NH2

a) Reacţia de alchilare (metilare) – cu formare de derivaţi cuaternarib) Reacţia de acilare – cu formare de N-acil-derivaţic) Reacţia de dezaminare – cu formare de acizi nesaturaţi sau

saturaţi (sub acţiunea unor enzime specifice numite dezaminaze)d) Reacţia cu aldehidele – cu formare de baze Schiff

Bazele Schiff ale aminoacizilor au caracter acid şi se utilizează pentru dozarea volumetrică a aminoacizilor

e) Reacţia cu acidul azotos – cu formare de hidroxiacizi

Proprietăţi chimice determinate de prezenţa altor grupări funcţionale (-OH, -SH)

Gruparea alcoolica (-OH) se poate fosforila (esterifica cu H3PO4). De exemplu, serina duce la formare de fosforilserina (participă la structura proteinelor din lapte)

Gruparea tiol (-SH) se poate oxida reversibil pentru a forma o legătură disulfurica. Astfel, cisteina se poate cupla cu o altă moleculă de cisteină ducând la formarea cistinei).

Proprietăţi chimice determinate de prezenţa simultană a celor două grupări funcţionale –COOH şi –NH2

- reacţia de condensare intermoleculară – cu formare de dipeptide, tripeptide, etc.

- doi sau mai mulţi aminoacizi reacţionează între ei cu eliminare intermoleculară de apă între o grupare –COOH a unui aminoacid şi o grupare –NH2 a altui aminoacid.

- legătura peptidică formată -CO-NH- stă la baza formarii structurilor complexe de tipul peptidelor, polipeptidelor şi proteinelor

PROTEINE

Proteinele sunt componente de bază ale tuturor celulelor vii, alături de lipide, zaharide, vitamine, enzime, apă si săruri anorganice, formând împreună un sistem complex în cadrul căruia se petrec o serie de reacţii chimice care asigură reproducerea, dezvoltarea şi funcţionarea normală a fiinţelor vii.

Sunt componente ale structurilor celulare şi au funcţii biologice fundamentale: enzimatice, hormonale, imunologice. Proteinele sunt substanţe cu activitate biologică pronunţata precum: enzimele, pigmenţii respiratori, mulţi hormoni şi anticorpii. Substanţa contractilă din fibrele musculare din cilii şi din flagelele organismelor inferioare, care posedă proprietatea de a transforma energia chimică în energie mecanică, este de asemenea o proteină. Ele intră în structura tuturor celulelor şi ajută la creşterea şi refacerea celulelor.

Compuşi macromoleculari poliamidici rezultaţi din policondensarea α aminoacizilor (n ≥ 50 ,..., 10000), conţin in molecula grupe peptidice - (- CO- NH - )n –

Toate proteinele conţin elementele: C, H, O, N şi S; în unele proteine se mai găsesc, în cantităţi mici: P, Fe, Cu, I, Cl, şi Br

51-56% C ; 20-23% O ;15,5-18,5 % N ;6,7-7,5 % H ; 0,5-2 % S ; 0,1-1 % P

Necesar zilnic 70-80 grame ( 40-45 g proteina animala )

Clasificarea proteinelorÎn funcţie de compoziţia lor chimică ele pot fi clasificate în: Holoproteine cu următoarele clase de proteine:

Proteine globulare (sferoproteine) sunt de regulă substanţe solubile în apă sau în soluţii saline: protaminele, histonele, prolaminele, glutelinele, globulinele, albuminele.

Proteinele fibrilare (scleroproteinele) caracteristice regnului animal, cu rol de susţinere, protecţie şi rezistenţă mecanică: colagenul, cheratina şi elastina

Heteroproteinele sunt proteine complexe care sunt constituite din o parte proteică şi o parte prostetică; în funcţie de această grupare se pot clasifica astfel:

-Glicoproteine -Lipoproteine -Nucleoproteine -metaloproteine

După sursa de provenienţă: - proteine de origine vegetală- proteine de origine animală

După solubilitatea în apă şi în soluţii de electoliţi: - insolubile (fibroase)- solubile (globulare)

După produşii rezultaţi la hidroliza totală:

-proteine propriu-zise (dau prin hidroliză totală numai α- aminoacizi)-proteine conjugate sau proteide (prin hidroliză totală se obţine, pe langă α- aminoacizi, şi o altă substanţă, care în structura proteinei apare ca grupă prostetică)

Proteinele fibroase

- se găsesc în organismul animal în stare solidă şi conferă ţesuturilor rezistenţă mecanică (proteine de schelet) sau protecţie împotriva agenţilor exteriori.

KERATINELE- proteinele din epidermă, păr, pene, unghii, copite şi coarne se disting printr-un conţinut mare de sulf. Keratinele sunt insolubile în apă atât rece cât şi caldă, precum şi în soluţii saline. Din cauza aceasta keratinele prezintă o mare inerţie faţă de agenţii chimici, precum şi faţă de enzime.

FIBROINA, componenta fibroasa din mătasea naturală, se găseşte în acest material înconjurată cu o componentă amorfă, cleioasă, sericina, care reprezintă cca. 30 % din greutatea totală. În cele doua glande ale viermelui de mătase, proteinele sunt conţinute sub formă de soluţie concentrată, vâscoasă.Colagenul - este componenta principală a ţesuturilor conjunctive, tendoanelor, ligamentelor, cartilajelor, pielii, oaselor, solzilor de peşte. Elastina constituie ţesutul fibros, cu o elasticitate comparabilă cu a cauciucului, a arterelor şi a unora din tendoane, cum este de exemplu tendonul de la ceafa bovinelor. Elastina nu se transformă în gelatină la fierbere cu apă şi este digerată de tripsina. Ca şi colagenul, fibrele de elastină sunt compuse din aminoacizi simpli, mai ales leucină, glicocol şi prolină.

Proteinele solubile sau globulare

- apar în celule în stare dizolvată sau sub formă de geluri hidratate. Ele au însuşiri fiziologice specifice şi se subîmpart în albumine şi globuline

- Albuminele sunt solubile în apă şi în soluţii diluate de electroliţi (acizi, baze, săruri), iar globulinele sunt solubile numai în soluţii de electroliţi.

Exemple de proteine solubile: - albuminele din ouă

- globulinele şi albuminele din sânge (hemoglobina, fibrinogenul) - caseina din lapte- proteinele din muşchi (miogenul şi miosina)

Hemoglobina

Când hemul se leagă de globină (proteină), rezulta hemoglobinaHemul este pigmentul propriu-zis a hemoglobinei şi gruparea prosteică a acesteia, în timp ce globina, alcătuită în special din aminoacizii lizină şi histidină, constituie partea proteică a macromoleculei

Globina este o proteină cu caracter bazic, care fereşte de la oxidare hemul şi îi asigură un suport corespunzător

Carboxihemoglobina

Dacă în aer există monoxid de carbon (CO), hemoglobina se combină preferenţial cu acesta (hemoglobina are o afinitate de 300 de ori mai mare faţă de CO, în comparaţie cu O2), formându-se carboxihemoglobina

Hb + CO ▬►HbCO

Carboxihemoglobina este o cromoproteină colorată roşu-deschis (hemoglobina are o culoare roşie aprinsă).Cantităţi mici sau moderate de carboxihemoglobină se formează la fumători, la locuitorii marilor oraşe, la cei care lucrează sau trăiesc în zonele cu fum sau cu gaze de eşapament. Când nivelul carboxihemoglobinei este ridicat, aşa cum se întâmplă în cazul (intoxicaţii cu monoxid de carbon), însăşi viaţa este ameninţată.O concentraţie de 1,25 g de oxid de carbon la 1 mc de aer, poate produce blocarea totală a hemoglobinei din sânge

Fibrinogenul –glicoproteinaEste principalul factor al cuagulăriiValori normale - 240 - 290 mg la 100 ml sânge

Proteinele din sânge

Globulele roşii conţin toată proteina colorată roşie, hemoglobina. Plasma conţine în soluţie fibrinogenul, globuline şi albumine.

STRUCTURA PROTEINELOR. Structura PRIMARA care presupune:- identificarea aminoacizilor- numărul aminoacizilor- succesiunea (secvenţa) aminoacizilor Structura SECUNDARAse refera la: - orientarea spaţiala

- cauzele acestei orientări

- structura α elicoidala (spirala) GLOBULARE - seria L are pasul pe dreapta - se formează legaturi de H in cadrul aceleaşi molecule (intramoleculara) intre 2 grupe pe spirale diferite - legătura de H se formează intre H de la N si perechea de electroni de la :O:-ul carbonilic (amidic)- structura β-pliata (incretită, panglica ondulata) FIBROASE

- legaturile de H se formează intre 2 grupe de la 2 macromolecule diferite paralele (intermolecular)

Structura TERTIARA la enzime determina “cataliza”- structura secundara ”dublata” de legaturile fizice sau chimice datorate radicalului ”R”- COO- si -NH3 – atracţie electrostatica (acid glutamic-lisina)- O-H si - :NH2- sau 2 grupe – OH- se formează legaturi de H- intre 2 grupe -CH(CH3)2 – leg. Van der Walls ex. Valina- CH2-S-S-CH2– leg. prin punte de sulf – ex. cisteina

Structura CUATERNARA

-asocierea unor macromolecule intr-o entitate cu rol biologic- denaturarea – modifica structura terţiara si cuaternara

ZAHARIDE

Polizaharidele sunt hidrocarbonate compuse din mai multe molecule de monozaharide ca de exemplu glucoza, fructoza care sunt legate între ele în lanţuri cu lungimi diferite formând polizaridele ca glicogen, chitină, amidon şi celuloză.

Formula generală a unui polizaharid este:

-[Cx(H2O)y]n- unde x are frecvent valoarea 5 şi 6 iar y valoarea “x-1”.

GlicogenulGlicogenul este la organismul animal corespondentul amidonului de la plante, fiind un polizaharid compus din mai multe molecule de glucoză. Glicogenul serveşte la înmagazinarea energiei şi detoxifierea organismului, o mare parte din glicogen se găseşte în ficat. Desfacerea glicogenului în monozaharide ca glucoza se face cu eliberare de energie necesară de exemplu contracţiei musculare. Procesul de eliberare sau înmagazinare de energie fiind reversibil şi se realizează cu ajutorul ATP-ului.

AmidonulAmidonul este o substanţă organică ce se găseşte în seminţele, fructele şi tuberculii plantelor şi care se foloseşte în industria

alimentară, chimică etc. Formula brută a amidonului, determinată prin analiza elementară, este (C6H10O5)n, la fel ca a celulozei. Prin hidroliza cu acizi, amidonul trece in D-glucoza, cu randament cantitativ. Din punct de vedere al compoziţiei chimice, amidonul este un amestec, format din 2 polizaharide: amilopectină şi amiloză, care diferă între ele prin structură şi reactivitate. Amiloza cea mai puţin răspândită în natură (aproximativ 30%). Cu iodul în reacţie, dă o culoare albastră. Amiloza este solubilă în apă. Amilopectina cea mai răspândită în natură (aproximativ 70%). Cu iodul în reacţie, dă o culoare violetă. Are aceeaşi formulă şi structură ca şi glicogenul

Amidonul are o structură amorfă, insolubilă în apă, deşi la contact cu apa acesta se umflă. La recunoaşterea amidonului se foloseşte iodul: la contact cu acesta, amidonul dă o culoare violet închisă la rece.

. Glucoza este compusul organic, aparţinând clasei zaharidelor, care are formula chimica C6H12O6Deşi are aceeaşi formulă chimică, fructoza este diferită faţă de glucoză prin modul de legare a atomilor.

Denumire chimica: 6-(hidroximetil)oxan-2,3,4,5-tetrol

Formula chimica:

    

 

Puncte de topire:α-D-glucoză: 146°C β-D-glucoză: 150°C

Glucoza este o substanţă solidă, cristalizată, incoloră şi solubila în apa. Are un gust dulce. Punctul său de topire este foarte ridicat, deoarece între numeroasele sale grupări hidroxil (-OH) se formează multe legaturi de hidrogen. Glucoza este unul dintre produşii de fotosinteza a plantelor şi a unor procariote. Se găseşte îndeosebi în sucul fructelor dulci ale plantelor. La scară industrială, glucoza se obţine prin hidroliza amidonului în mediu acid:                                     

O altă metodă este hidroliza enzimatică a amidonului. Multe culturi pot fi folosite ca sursă pentru amidon: porumbul, orezul, grâul, cartofii sunt utilizaţi la scară largă în toată lumea.UtilizareÎn medicină este folosită mai ales sub formă de soluţii apoase

perfuzabile. Pentru a evita efectele nefaste ale hiperglicemiei, de obicei oricărei perfuzii cu glucoză i se adaugă insulină Există mai multe forme de comercializare şi folosire a glucozei:

-sirop de glucoză - conţine glucoză în concentraţie de 32,40%; -glucoza tehnică - cu o concentraţie de 75%; -glucoza cristalizată (tablete) - concentraţie de 99%.

Celuloza este o substanţă macromoleculară naturală din clasa glucidelor, fiind constituentul principal al membranelor celulelor vegetale. Celuloza este polizaharidă care împreună cu lignina (un compus macromolecular aromatic) şi alte substanţe, formează pereţii celulelor vegetale şi conferă plantei rezistenţă mecanică şi elasticitate. Aceasta are aceeaşi formulă brută ca şi amidonul (C6H10O5)n, unde n poate atinge cifra miilor.

Celuloza este o substanţă solidă, albă, insolubilă în apă şi ceilalţi solvenţi organici, solubila in hidroxid de tetraaminocupru (II) numit si reactiv Schweizer. Obişnuit, ea se obţine din lemn de conifere, de fag sau din stuf si paie. Plantele au un conţinut variabil de celuloză: fibrele de bumbac 85-90% în timp ce lemnul conţine 50% celuloză.

Zaharidele cunoscute şi sub denumirea de glucide sunt substanţe organice, cu funcţiune mixtă ce au în compoziţia lor atât grupări carbonilice cât şi grupări hidroxilice.Glucidele constituie o clasă de substanţe foarte importantă atât pentru organismele animale cât şi pentru cele vegetale. Sub aspect biochimic şi fiziologic, glucidele constituie o materie primă pentru sinteza celorlalte substanţe: proteine, lipide, cetoacizi, acizi organici. De asemenea constituie substanţe de rezervă utilizate de către celule şi ţesuturi. Biosinteza lor se realizează prin fotosinteza.

Lipide

Lipidele sunt substanţe organice grase, insolubile în apă, dar solubile în majoritatea substanţelor organice (cloroform, eter, ..). Exista o mare diversitate de lipide având structuri si funcţii diferite.

Acizi graşiDetergenţi si săpunuriGrăsimi si uleiuriCeruriFosfolipideTerpeneSteroiziVitamine liposolubile

Acizii graşi sunt componente esenţiale ale grăsimilor, uleiurilor, cerurilor sau a fosfolipidelor.

Acidul linoleic şi linolenic sunt considerate acizi graşi esenţiali deoarece absenţa lor in dieta umana duce la boli caracteristice de piele, împiedica creşterea precum şi o deshidratare avansata. Substanţele care se acumulează la suprafaţa apei si modifica proprietăţile suprafeţei se. numesc surfactanţi

Cei mai vechi agenţi de spălare amfifili cunoscuţi de om sunt săpunurile fiind obţinute prin hidroliza bazica a grăsimilor animale (saponificare). Clasa de lipide provenita de la esterificarea glicerinei cu acizi graşi este cunoscuta sub denumirea de grăsimi sau uleiuri fiind caracteristice atât regnului animal cat si vegetal Grăsimile sunt caracteristice (cu precădere) regnului animal in timp ce uleiurile sunt caracteristice plantelor cu excepţia trigliceridelor provenite din peste care sunt preponderent lichide si implici, considerate uleiuri. In compoziţia grăsimilor predomina acizii graşi saturaţi in timp ce in cazul uleiurilor predomina acizii graşi nesaturaţi. Uleiurile pot fi convertite in grăsimi prin transformarea grupelor nesaturate in grupe saturate. Acest lucru se realizează prin hidrogenareCerurile sunt esteri ai acizilor graşi cu alcooli monohidroxilici cu catena lunga.

Ceara este de asemenea utilizata in diverse aplicaţii medicale sau industriale: cosmetica, farmacie (unguent, excipienţi), industria textila (prelucrarea pielii) etc.Fosfolipidele sunt componente de baza ale membranei celulare Substantele esentiale numite vitamine uzual sunt clasificate in hidrosolubile si liposolubile. Daca vitaminele hidroslubile se elimina rapid din organism si necesita doze ridicate (pentru vitamina C doza recomandata este de ~100mg/zi putand atinge chiar si 2-3g/zi), vitaminele liposolubile se elimina incet ceea ce face ca doza recomandata sa fie relativ micaputandu-se acumula usor si atinge limita de toxicitate.

Vitamin A   0,8 mg ( max. cca. 3mg)Vitamin D 5-10 μg (max cca. 2 mg)Vitamin E   15 mg ( max cca. 1 g) Vitamin K   110 μg (max ?????) MedicamenteMedicamentele sunt substanţe naturale sau sintetice (mono- sau multicomponent), de natura organica sau anorganica care administrate pe diverse cai duce la vindecarea, ameliorarea sau prevenirea unei (unor) boli. In majoritatea cazurilor, medicamentele conţin pe lângă substanţa activa si alţicomponenţi, având diverse scopuri