Prof. Antonio Lavecchia

SOLUBILITÀ E SUE RELAZIONI CON LA STRUTTURA CHIMICA

Meccanismo di dissoluzione

Acido stearico

Esano

legami H forze di Van der Waals

glucosio

Temperatura

Temperatura

Con

cent

razi

one

Composti a Carattere Salino

•  Tale legame si trova nei: –  sali metallici degli acidi

organici, degli enoli e dei fenoli

–  sali formati dalle ammine

–  sali di ossonio

Composti a Carattere Salino

•  legge di Coulomb:

•  dove q rappresenta il valore delle cariche ed r è la loro distanza

2

rq

ε1

=F

Composti a Carattere Salino

I valori di ε sono quelli misurati alla temperatura indicata

Solvente ε T °C Solvente ε T °C Acido cianidrico 114 20 Piridina 12.3 25

Formammide 109 20 Acetato di etile 6.0 25 Acqua ossigenata 84.2 0 Clorobenzene 5.6 25 Acido fluoridrico 84 0 Cloroformio 4.8 20

Acqua 81 18 Etere etilico 4.34 20 Acido formico 58.5 16 Carbonio solfuro 2.62 20 Nitrobenzolo 35.7 20 Benzene 2.28 20

Metanolo 33.6 20 Carbonio Tetracloruro 2.24 20 Etanolo 23 18 Cicloesano 2.02 20 Acetone 20.7 25 Normal esano 1.89 20

Composti a Carattere Salino

Sodio cortisone acetato

Sodio valproato

Composti a Carattere Salino

Composti a Carattere Salino

Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+

F-

Cl-

Br-

I-

2.7 43 930 m.sol. m.sol.

640 360 355 770 m.sol.

1460 900 680 1000 1240

m.sol. m.sol. 1480 1200 440

Solubilità degli alogenuri alcalini in relazione alle dimensioni degli ioni

Solubilità dei Solfati MgSO4 solubile CaSO4 solubile SrSO4 poco solubile BaSO4 insolubile

CaF2 insolubile SrF2 poco solubile BaF2 solubile

NaCl sale costituito da ioni monovalenti solubile MgSO4 sale costituito da ioni bivalenti poco solubile AlPO4 sale costituito da ioni trivalenti insolubile

Solubilità di Composti Salini

•  Cationi grossi e di piccolo rapporto carica/raggio danno i sali meno solubili con anioni grossi e di piccolo rapporto carica/raggio (questi sono spesso anioni di acidi forti)

•  Cationi piccoli e di grande rapporto carica/raggio danno i sali meno solubili con anioni piccoli e di grande rapporto carica/raggio (questi spesso sono anioni di acidi deboli)

Solubilità di Composti Salini •  Nel caso di sali costituiti da ioni grossi, i valori della

solubilità seguono l’andamento che si attende dal prevalere del calore di idratazione:

•  Al contrario, nel caso di sali costituiti da ioni piccoli, i valori della solubilità seguono l’andamento che si attende dal prevalere dell’energia reticolare

NaClO4 > KClO4 > RbClO4 > CsClO4

CsF > CsCl > CsBr > CsI

MgSO4 > CaSO4 > SrSO4 > BaSO4

LiF < NaF < KF < RbF < CsF

LiF < LiCl < LiBr < LiI

Legame Covalente od Omeopolare

Legami covalenti non-polari

A B A B

Legame covalente polare

A B

Legame covalente od omeopolare

•  Momento elettrico dipolare:

µ = q × l dove:

q rappresenta il valore della carica elettrica

l è la distanza interatomica

Caratteristiche di alcuni solventi

Solventi apolari

Solventi polari

aprotici

Solventi polari

Solventi Polari Protici

Solventi Polari Aprotici

Solventi Apolari Aprotici

Legame H

X, Y = O o N X H Y X H Y

δ + δ + δ - δ - δ - δ -

H B D H B A H B A H B D

Legame H

Acqua Alcooli

Acqua Metanolo Etanolo Propanolo Acido solfidrico

Etere etilico

P.M. 18 32 46 60 34 74

P. eb. +100°C +65°C +78°C +97°C -60°C +34°C

Legame H del Soluto e del Solvente

Solubilità di alcuni composti di impiego farmaceutico

Vitamina C Vitamina E

Legame H del Soluto e del Solvente

Mefenesina Poco sol. in H2O e benzene

Sol. in EtOH

Digossina

D-digitossosio Aglicone

Insol. In H2O e poco sol. in EtOH Sol. in miscela, a volumi uguali,

di alcool metilico e cloruro di metilene

Legame H del Soluto e del Solvente

Molecular weight

Effetto del Legame H sulla Solubilità •  Acidi carbossilici

Acido benzoico solido

Benzoato di metile liquido

Acido salicilico solido

Salicilato di metile liquido

Effetto del Legame H sulla Solubilità

Acido p-idrossibenzoico solido

p-idrossibenzoato di metile solido

p-idrossibenzoato di propile solido

Legame H: associazione

acido p-idrossibenzoico

acido salicilico acido p-idrossibenzoico aspirina

Effetto del Legame H sulla Solubilità

Relazioni tra PM e Solubilità

–  formaldeide e acrilato di metile sono solubili in acqua

–  paraformaldeide ed polimetacrilato, che da essi derivano, sono insolubili

HCHO formaldeide

acrilato di metile

CH2=CH-COOCH3

HO-(CH2O)x-H

-(CH2-CH)x-

COOCH3

-

paraformaldeide

polimetacrilato

Relazioni tra PM e Solubilità

•  glucosio e saccarosio sono solubili in acqua, mentre amido e cellulosa sono insolubili

glucosio saccarosio

Relazioni tra PM e Solubilità Composto N° di C P.M. Sol. in acqua (g/100ml) Aldeide acetica 2 44.05 Miscibile Aldeide propionica 3 58.08 20 Aldeide n-butirrica 4 72.10 4 Aldeide n-valerianica 5 86.13 Poco solubile Aldeide n-capronica 6 100.16 Insolubile Acido n-butirrico 4 88.10 Miscibile Acido n-valerianico 5 102.13 4 Acido n-capronico 6 116.16 Poco solubile Acido n-enantico 7 130.18 Insolubile Alcool n-propilico 3 60.09 Miscibile Alcool n-butilico 4 74.12 9 Alcool n-amilico 5 88.15 2 Alcool n-esilico 6 102.17 0.6 Acetone 3 58.08 Miscibile Etilmetilchetone 4 72.10 Miscibile Dietilchetone 5 86.13 7 Diisopropilchetone 7 114.18 Insolubile Fenolo 6 94.11 7 β-naftolo 9 144.16 insolubile

Relazioni tra PM e Solubilità

P.M. Sol. in acqua (g/100ml) CH3-CH2-CH2-OH 60.09 miscibile Cl-CH2-CH2-CH2-OH 94.54 50 Br-CH2-CH2-CH2-OH 139.00 16.6

Relazioni tra Punto di Fusione e Solubilità in Acqua degli Acidi

Bicarbossilici Alifatici

Serie pari Serie dispari Acido (CH2)n p.f. Sol. g/100ml Acido (CH2)n p.f. Sol. g/100ml

ossalico 0 189 9.5 malonico 1 135 73.5

succinico 2 185 6.8 glutarico 3 97 64.0

adipico 4 153 2.0 pimelico 5 103 5.0

suberico 6 140 0.16 azelaico 7 106 0.24

sebacico 8 133 0.10

HOOC-(CH2)n-COOH

Relazioni tra Punto di Fusione e Solubilità

Acido p.f. Sol. in H2O (g/100ml) maleico 130 78.8 fumarico 287 (subl.) 0.7

isocrotonico 15 40 crotonico 72 8.3

allocinnamico 68 14.4 cinnamico 133 0.1

Acido isocrotonico (CIS)

Acido crotonico (TRANS)

Acido cinnamico (TRANS)

Acido allocinnamico (CIS)

Acido maleico (CIS)

Acido fumarico (TRANS)

Relazioni tra Punto di Fusione e Solubilità

insolubile in H2O

poco solubile in H2O

solubile in H2O

Relazioni tra Punto di Fusione e Solubilità in Acqua di alcune Basi Puriniche

Composto p.f. Solubilità g/100ml Caffeina 236 2.0 Teofillina 274 0.52 Teobromina 337 Poco solubile

Caffeina Teofillina Teobromina

Punti di Ebollizione e Solubilità in Acqua a 200°C di Cinque Pentanoli Isomeri

2-metil-2-butanolo

3-metil-2-butanolo

2-metil-1-butanolo

3-metil-1-butanolo

1-pentanolo

C5H12O

Relazioni tra Isomeria Strutturale e Solubilità

1-pentanolo

2-pentanolo

3-pentanolo

Solubilità g/100ml

2.36

5.61

4.86