QUIZ BREVE - NAZIONALI CATEGORIA C

La risposta corretta è la A, ed è plausibile perché si basa sul concetto di tensione sterica dovuta all'ingombro dei sostituenti assiali nel cicloesano. Per spiegare ulteriormente perché la risposta A è corretta, consideriamo i dettagli della situazione.

Nel cicloesano, i sostituenti possono essere posizionati in due conformazioni principali: equatoriale e assiale. La conformazione assiale presenta una maggiore tensione sterica rispetto a quella equatoriale a causa della vicinanza dei sostituenti agli idrogeni assiali. Questa tensione è nota come "tensione 1,3-diassiale".

La risposta A menziona correttamente che il bromo ha un legame C-Br più lungo rispetto al legame C-Cl del cloro. Il bromo ha una lunghezza di legame C-Br di circa 1,98 Å (angstrom), mentre il cloro ha una lunghezza di legame C-Cl di circa 1,83 Å. Poiché il bromo è un atomo più grande, il suo legame con il carbonio è più lungo.

Quando il bromo è posizionato in una conformazione assiale, esso è un po' più lontano dagli idrogeni assiali rispetto a quanto sarebbe il cloro nella stessa posizione. Questo comporta una minore tensione 1,3-diassiale nel bromocicloesano rispetto al clorocicloesano, perché la maggiore distanza tra il bromo e gli idrogeni assiali riduce l'ingombro sterico.

Pertanto, la risposta A è corretta perché spiega che la lunghezza del legame C-Br più lungo nel bromo porta a una diminuzione della tensione 1,3-diassiale nei confronti degli idrogeni assiali, rendendo così la conformazione assiale del bromocicloesano più stabile rispetto a quella del clorocicloesano.

La reazione in questione è una condensazione di Claisen mista che coinvolge un nitrile contenente idrogeni nell'α, sebbene poco reattivo sul carbonio del nitrile, e un estere dell'acido formico, che è molto reattivo sul carbonile, ma non può subire l'enolizzazione in quanto non possiede idrogeni nell'α. Durante l'attacco del carbanione sull'estere dell'acido formico, si forma un semiacetale che successivamente elimina l'alcol, etanolo, generando l'aldeide. La risposta corretta è A.

La costante di equilibrio (K_eq) è un parametro che indica quanto una reazione chimica si sposta verso la formazione di prodotti o verso i reagenti. In generale, un valore più alto di K_eq indica che la reazione è spostata verso i prodotti. Nel contesto di equilibrio acido-base, la costante di equilibrio è detta costante dissociazione acida (K_a) ed è una misura della forza di un acido in soluzione. Valori più alti di (K_a) indicano una maggiore tendenza dell'acido a donare un protone. Nel caso delle reazioni fornite:

• Reazione A: NO₂^- + HF → HNO₂ + F^-
• Reazione B: CH₃COOH + F^- → CH₃COO^- + HF
• Reazione C: CH₃COO^- + HNO₂ → CH₃COOH + NO₂^-
• Reazione D: HS^- + HF → H₂S + F^-

La reazione D corrisponde al valore più elevato di K_eq perché coinvolge un acido forte (HF) e un acido debole (HS^-), portando a un significativo spostamento verso i prodotti.   *****  

Il problema riguarda il calcolo della distanza di legame ionico nel cristallo di CsI (Ioduro di Cesio), il quale assume una struttura cristallina cubica a corpo centrato. La distanza di legame viene calcolata sulla base delle informazioni fornite sulla densità, la relazione tra i raggi degli ioni (cationi e anioni) e la struttura della cella unitaria. La densità del CsI è fornita come 4,511 g/cm³. Si può calcolare la distanza di legame ionico seguendo questi passaggi: 1. Calcolo del volume della cella unitaria: Dato che la massa molecolare del CsI è 259,8 g/mol e la densità è 4,511 g/cm³, si calcola il volume della cella unitaria (V). V = m/d = 4,314 ∙10⁻²² g / 4,511 g/cm³= 9,564 ∙10⁻²³ cm³ 2. Calcolo del lato del cubo (l): Poiché la struttura cristallina è cubica a corpo centrato, la relazione tra la diagonale della cella (l³) e il lato del cubo (l) è l = ∛(3V/4). l = ∛(3 × 9,564 ∙10⁻²³ cm³ / 4) = 4,573 ∙10⁻⁸ cm 3. Calcolo della diagonale della cella unitaria (l³): La diagonale del cubo è l × √3 = 4,573 ∙ 10⁻⁸ cm × √3 = 7,92 ∙10⁻⁸ cm. 4. Calcolo della distanza di legame ionico: Poiché lungo la diagonale si allineano due cationi e un anione, la distanza di legame è la metà della diagonale del cubo: Distanza di legame = 7,92 ∙10⁻⁸ cm / 2 = 3,96 ∙10⁻⁸ cm. Quindi, la distanza di legame ionico calcolata è effettivamente 3,96 ∙10⁻⁸ cm, come indicato nella spiegazione, corrispondente alla risposta C fornita nel test.   *****  

Esaminiamo iù in dettaglio le strutture degli acidi forniti

1. H₃PO₄ (acido fosforico): Ha tre gruppi acidi -OH. In soluzione acquosa, può liberare tre ioni H⁺, ma poiché tutti i tre protoni sono liberati in momenti diversi, H₃PO₄ è considerato un acido triprotico.

2. H₃BO₃ (acido borico): Ha tre atomi di idrogeno legati a tre ossigeni, ma in soluzione acquosa si comporta come un acido monoprotico, rilasciando solo un protone (H⁺).

3. H₃PO₂ (acido ipofosforoso): Ha tre atomi di idrogeno legati a un atomo di fosforo e due atomi di ossigeno. In soluzione acquosa, H₃PO₂ può liberare due ioni H⁺, rendendolo un acido diprotico.

4. H₃PO₃ (acido fosforoso): Ha tre atomi di idrogeno legati a un atomo di fosforo e tre atomi di ossigeno. In soluzione acquosa, H₃PO₃ può liberare due ioni H⁺, quindi è considerato un acido diprotico.

5. H₂SO₄ (acido solforico): Ha due atomi di idrogeno legati a un atomo di zolfo e quattro atomi di ossigeno. In soluzione acquosa, H₂SO₄ può liberare due ioni H⁺, rendendolo un acido diprotico.

Ora, esaminando le opzioni fornite:

A) H₂SO₄, H₃PO₃ - Entrambi sono acidi diprotici, quindi l'opzione A è corretta.

B) H₂SO₄, H₃PO₂ - Solo H₂SO₄ è diprotico, quindi l'opzione B è errata.

C) H₂SO₄ - Corretto, ma non copre H₃PO₃, quindi l'opzione C è errata.

D) H₃BO₃, H₂SO₄ - Solo H₂SO₄ è diprotico, quindi l'opzione D è errata.