Water for analysis, ACS

FAQs

Che cos'è l'acqua?

?
L'acqua, con formula chimica H2O, è una sostanza chimica, inorganica e polare. L'acqua pura a temperatura ambiente è un liquido limpido, insapore, inodore e quasi incolore (a parte una sfumatura blu intrinseca, non percepibile in piccole quantità). La sua formula chimica, H2O, indica che ogni sua molecola contiene un atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno, uniti da legami covalenti. Il nome "acqua" è anche il nome dello stato liquido di H2O (tra 0°C e 100°C) a temperatura e pressione standard. L'acqua è una delle poche sostanze sulla Terra che esiste naturalmente in tutti e tre gli stati della materia, o stati di aggregazione: solido (ghiaccio), liquido ("acqua") e gassoso (vapore acqueo). È il principale costituente dell'idrosfera terrestre e dei fluidi di tutti gli organismi viventi conosciuti. L'acqua è necessaria per la sussistenza di tutte le forme di vita, anche se non fornisce di per sé cibo, energia o micronutrienti organici.
L'acqua è ampiamente utilizzata in laboratori di ogni tipo, nei processi industriali, per usi domestici, in agricoltura, come fonte di energia, come mezzo di navigazione e trasporto, ecc. Oltre all'uso per bere e per l'igiene, è un eccellente solvente per un'ampia varietà di sostanze minerali e organiche. Acqua, ghiaccio e vapore vengono utilizzati anche per il raffreddamento e il riscaldamento.

Che cos'è l'acqua come solvente?
Le molecole di qualsiasi solvente esercitano la loro azione interagendo con le molecole di soluto per formare una miscela omogenea (soluzione). I soluti polari vengono dissolti da solventi polari, come l'acqua, stabilendo interazioni elettrostatiche tra i dipoli. L'elevato momento di dipolo dell'acqua e la sua capacità di formare "legami a idrogeno" tra loro e con altre molecole rendono l'acqua un ottimo solvente. L'acqua scioglie quasi tutte le sostanze, tranne quelle "idrofobe" (grassi e oli). In particolare, è un ottimo solvente per i soluti polari e ionici, che hanno un'elevata affinità per l'acqua: sali, zuccheri, acidi, alcali e alcuni gas (come ossigeno o anidride carbonica). Questa capacità di sciogliere la maggior parte delle sostanze fa sì che l'acqua sia considerata un solvente universale.

Quali proprietà rendono l'acqua un buon solvente?
L'acqua è un solvente inorganico, polare e protico. Cioè, non contiene carbonio (è inorganica); la molecola ha un polo positivo e uno negativo separati da una certa distanza, c'è un dipolo permanente (è polare); la molecola dona prontamente protoni ai soluti (è protica). È il solvente più importante, essenziale per gli esseri viventi, e il liquido che scioglie il maggior numero di sostanze. L'acqua (H2O) ha una struttura molecolare semplice, contenente un atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno. Ogni atomo di idrogeno è legato all'ossigeno da un legame covalente. L'atomo di ossigeno è altamente elettronegativo, cioè attrae gli elettroni condivisi del legame covalente molto più fortemente dell'idrogeno, con un conseguente eccesso di carica negativa sul lato dell'ossigeno e di carica positiva sul lato dell'idrogeno. La distribuzione asimmetrica della densità elettronica crea un momento di dipolo elettrico e le molecole d'acqua possono avere forti interazioni elettrostatiche con altre molecole polari o atomi carichi. L'elevato momento di dipolo dell'acqua e la sua capacità di formare "legami a idrogeno" tra loro e con altre molecole rendono l'acqua un ottimo solvente. Gli atomi di idrogeno non solo sono legati covalentemente ai loro atomi di ossigeno, ma sono anche attratti da altri atomi di ossigeno vicini. Una molecola o uno ione è solubile in acqua se può interagire con le molecole d'acqua attraverso legami a idrogeno (detti anche legami a ponte di idrogeno) o interazioni ione-dipolo. L'acqua deve la sua superiorità come solvente per le sostanze ioniche non solo alla sua polarità e all'elevata costante dielettrica, ma anche al suo potere solvente (capacità di formare forti legami con gli ioni disciolti).

Che cos'è il legame a ponte di idrogeno?
Il legame a idrogeno o a ponte di idrogeno è un tipo particolare di interazione forte dipolo-dipolo. In questo tipo di legame, l'idrogeno legato a un atomo elettronegativo (l'ossigeno nel caso dell'acqua) è altamente elettropositivo. Questo idrogeno può facilmente combinarsi con l'estremità negativa di una molecola polare o con molecole con una coppia di elettroni solitari. Pertanto, il legame a idrogeno si forma tra molecole della stessa sostanza, tra molecole di sostanze diverse o tra due atomi della stessa molecola. L'interazione di un soluto con un solvente porta alla stabilizzazione (dissoluzione) della specie soluta in soluzione. L'elevato momento di dipolo dell'acqua e la sua capacità di formare legami a idrogeno tra loro e con altre molecole rendono l'acqua un ottimo solvente.

Quali sostanze non si possono sciogliere in acqua?
Le sostanze che tendono a interagire o a dissolversi con l'acqua sono classificate come idrofile. Una sostanza idrofila è polare e di solito contiene gruppi O-H o N-H che possono formare legami idrogeno con l'acqua. Ad esempio, il glucosio, con i suoi cinque gruppi O-H, è idrofilo. Al contrario, una sostanza idrofoba, cioè che respinge l'acqua, tende a non essere polare e quindi preferisce altre molecole neutre e solventi non polari. Poiché le molecole d'acqua sono polari, gli idrofobici non si dissolvono bene in acqua. Esempi di molecole idrofobe sono gli alcani, gli oli, i grassi e le sostanze grasse in generale. Il termine idrofobo è spesso usato in modo intercambiabile con lipofilo, una sostanza che ha un'affinità per i lipidi o i grassi. Tuttavia, i due termini non sono sinonimi. Sebbene le sostanze idrofobe siano generalmente lipofile, esistono eccezioni, come i siliconi e i fluorocarburi. La maggior parte dei solfuri, ossidi, carbonati, cromati, fosfati e idrossidi metallici non sono solubili in acqua, poiché le loro molecole non si legano facilmente alle molecole d'acqua. Anche i sali di argento, mercurio e piombo con cloruri, ioduri e bromuri sono insolubili, anche se possono esserci delle eccezioni. Alcuni sali di solfato, come il solfato di bario, il solfato di stronzio e il solfato di piombo, non sono solubili in acqua. Inoltre, il solfato di calcio, il solfato di argento e il solfato di mercurio sono solo leggermente solubili in acqua.

L'acqua ha un numero CAS?

Sì.
Sì, come qualsiasi altra sostanza chimica, l'acqua ha un numero CAS assegnato. È 7732-18-5.

Qual è la massa molare dell'acqua?

?
La massa molare dell'acqua è di 18,0153 grammi per mole.

Qual è il punto di fusione dell'acqua?

Qual è il punto di fusione dell'acqua?
Il punto di fusione dell'acqua è la temperatura alla quale essa passa da ghiaccio solido ad acqua liquida. A questa temperatura le fasi solida e liquida dell'acqua sono in equilibrio. Il punto di fusione dipende leggermente dalla pressione, quindi non esiste un'unica temperatura che possa essere considerata il punto di fusione dell'acqua. Tuttavia, per scopi pratici, il punto di fusione del ghiaccio d'acqua puro a 1 atmosfera di pressione è molto vicino a 0°C, ovvero 32°F o 273,15K. Il punto di fusione e il punto di congelamento dell'acqua sono idealmente uguali, soprattutto se nell'acqua sono presenti bolle di gas, ma se l'acqua non ha punti di nucleazione, l'acqua può superraffreddare fino a -42 °C (-43,6 °F, 231 K) prima di congelare. In alcuni casi, quindi, il punto di fusione dell'acqua è notevolmente superiore al suo punto di congelamento.

Qual è il punto di ebollizione dell'acqua?

Qual è il punto di ebollizione dell'acqua?
Il punto di ebollizione dell'acqua è 100 °C o 212 °F alla pressione di 1 atmosfera (livello del mare). Tuttavia, questo valore non è costante. Il punto di ebollizione dell'acqua dipende dalla pressione atmosferica, che varia con l'altitudine. L'acqua bolle a una temperatura più bassa man mano che si guadagna altitudine (ad esempio salendo su una montagna), e bolle a una temperatura più alta se la pressione atmosferica aumenta (al livello del mare o al di sotto). Il punto di ebollizione dell'acqua dipende anche dalla sua purezza. L'acqua contenente impurità (come l'acqua salata) bolle a una temperatura più alta rispetto all'acqua pura. Questo fenomeno è chiamato innalzamento del punto di ebollizione, che è una delle proprietà colligative della materia.

Qual è la densità dell'acqua?

?
La densità massima dell'acqua è pari a 1,00000 grammi per centimetro cubo (g/cm3) a 3,98 °C. La densità a 25 °C è di 0,99705 g/cm3.

Qual è il momento di dipolo dell'acqua?

?
Il momento di dipolo dell'acqua è 1,85 D.

Qual è la costante dielettrica dell'acqua?
La costante dielettrica o permittività relativa dell'acqua è pari a 78,5.

Qual è la costante di dissociazione dell'acqua?
A causa dell'elevata polarità delle molecole d'acqua, si formano legami a idrogeno tra di esse e, di conseguenza, una molecola d'acqua ha la capacità di cedere un protone a una molecola vicina, il che fa sì che la molecola che ha ceduto il suo protone abbia una carica netta negativa e la molecola d'acqua che lo accetta abbia una carica positiva. Ciò indica che l'acqua è ionizzata, in quanto agisce come acido donando protoni (H+), detti anche ioni idrogeno, e come base accettandoli, secondo la teoria di Brønsted e Lowry. L'acqua si trova quindi in due specie ioniche: l'idronio (H3O+), una molecola d'acqua che accetta un protone e funziona come un acido, e l'idrossile OH-, che è la specie che rimane quando la molecola d'acqua cede il suo protone e che funziona come una base, in quanto può accettare protoni. Lo ione idronio (H3O+ ) è semplificato come H+ (ione idrogeno o protone). La dissociazione dell'acqua è una reazione di equilibrio. Ciò significa che la velocità della reazione diretta è uguale a quella della reazione inversa e che la concentrazione dei reagenti e dei prodotti non cambia all'equilibrio. Quando l'acqua liquida pura è in equilibrio con gli ioni idrogeno e idrossido a 25 °C, la concentrazione molare di OH- rappresentata come [OH-] è uguale alla concentrazione molare di H3O+ nell'acqua pura, ossia [H3O+] = [OH-] = 10-7 M, dove M è in moli/litro o, in altre parole, [H+] = [OH-] = 1,0 × 10-7 mol/L. La costante di dissociazione dell'acqua è data come Kw = [H+] [OH-] = 1,0 - 10-14. Una soluzione in cui le concentrazioni di H+ e OH- sono uguali è considerata una soluzione neutra (pH = 7). L'acqua completamente pura è neutra, anche se anche piccole quantità di impurità possono influenzare queste concentrazioni di ioni e l'acqua non sarebbe più neutra. Il Kw è sensibile alla pressione e alla temperatura, e aumenta all'aumentare di entrambe.

A cosa serve l'acqua in laboratorio?

A cosa serve l'acqua?
L'acqua utilizzata nei laboratori, erroneamente chiamata "distillata", è in realtà acqua "purificata" in cui sono state rimosse, in misura maggiore o minore, varie impurità, sia organiche che inorganiche. L'acqua è il reagente più importante in laboratorio ed è presente nella maggior parte dei processi e delle soluzioni utilizzate in laboratorio. La purezza e la qualità dell'acqua utilizzata a scopo analitico hanno un impatto importante sull'affidabilità e l'accuratezza dei risultati analitici. Per ottenere l'acqua della qualità desiderata, vengono utilizzati diversi metodi come la distillazione, l'ultrafiltrazione, l'osmosi inversa, la deionizzazione, ecc. e combinazioni di tecniche per trasformare l'acqua comune in un reagente di laboratorio. Avere acqua della giusta qualità nei laboratori richiede una tecnologia di purificazione avanzata e un controllo rigoroso delle impurità e dei parametri che possono influenzare ogni determinazione. Le analisi altamente sensibili dipendono in larga misura dall'elevata purezza dell'acqua. Diversi organismi di standardizzazione, come ISO (International Organization for Standardization), ACS (American Chemical Society), ASTM (American Society for Testing and Materials), Standard Methods for Analysis of Water and Wastewaters ecc. definiscono le specifiche per l'acqua utilizzata nei laboratori di analisi, ad esempio in ISO 3696 (acqua per uso in analisi di laboratorio) o ASTM D1193 (specifiche standard per l'acqua come reagente). Analogamente, anche le farmacopee, come la Farmacopea Europea (EP o Ph. Eur.) e la USP (US Pharmacopoeia), stabiliscono criteri di purezza per i diversi tipi di acqua per uso farmaceutico.

Quali sono le applicazioni dell'acqua in laboratorio?
L'acqua è il reagente più importante in laboratorio ed è presente nella maggior parte dei processi e delle soluzioni utilizzate in qualsiasi laboratorio. A causa delle sue numerose applicazioni, è di vitale importanza scegliere acqua del grado di qualità appropriato per ottenere risultati di alta qualità, affidabili e accurati. Esistono diversi gradi di purezza e qualità dell'acqua a seconda del tipo di analisi, della tecnica utilizzata o dell'applicazione. Alcune delle sue applicazioni vanno dal lavaggio di materiali e apparecchiature, alla preparazione di campioni, diluizioni, standard, soluzioni volumetriche, soluzioni tampone, terreni di coltura, eluenti, preparazione di reagenti in generale, fino all'uso di tecniche altamente sensibili come la ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), ICP-OES (spettrometria di emissione ottica al plasma accoppiato induttivamente), spettrometria di assorbimento atomico (AA), spettrofotometria UV/VIS, tecniche cromatografiche come HPLC (cromatografia liquida ad alte prestazioni), UHPLC (cromatografia liquida ad altissime prestazioni), LC-MS (cromatografia liquida/spettrometria di massa), GC-MS (gascromatografia/spettrometria di massa). La cromatografia è attualmente il metodo principale utilizzato per la separazione di miscele di specie chimiche strettamente correlate. Può essere utilizzato per l'identificazione qualitativa e la determinazione quantitativa delle specie separate. Le diverse tecniche cromatografiche hanno un ruolo rilevante, tra l'altro, nella conservazione dell'ambiente per l'analisi e il controllo degli inquinanti nell'acqua potabile, nelle acque reflue, nel suolo, nei fanghi di depurazione, nei campioni d'aria, ecc. Alcuni di questi inquinanti sono gli idrocarburi poliaromatici (IPA), i composti organici volatili (COV), i composti organici persistenti (POP), i bifenili policlorurati o policlorobifenili (PCB), le diossine, i furani, i pesticidi in generale (insetticidi, erbicidi, fungicidi, ecc.), i pesticidi organoclorurati e organofosfati, i nitriti, le ammine, i fenoli, ecc. Viene utilizzato anche per applicazioni in biologia molecolare, elettrochimica, elettroforesi, coltura di tessuti, ecc.

Quali sono i diversi gradi di purezza e qualità dell'acqua come reagente di laboratorio?

.
La scelta del grado di qualità dell'acqua appropriato è di vitale importanza in qualsiasi laboratorio, al fine di ottenere risultati analitici di alta qualità, affidabili e accurati. Esistono diversi gradi specifici di purezza e qualità dell'acqua a seconda, ad esempio, del tipo di analisi, della tecnica utilizzata o dell'applicazione:
- Per laboratori di genomica e biologia molecolare, per analisi PCR --> Acqua, per PCR, priva di DNA, per biologia molecolare, adatta per qPCR.
- Per i laboratori di ricerca biochimica, ad esempio per la preparazione di soluzioni antibiotiche --> Acqua bidistillata, sterile.
- Per applicazioni analitiche generali che richiedono elevati livelli di purezza e un contenuto di impurità molto basso --> Acqua per analisi, ACS (soddisfa le specifiche dell'American Chemical Society).
- Per il lavaggio dei materiali, generatori di vapore --> Acqua di grado tecnico.
- Per la produzione di farmaci orali, la pulizia delle attrezzature o l'elaborazione di prodotti cosmetici --> Acqua purificata (BP, Ph. Eur.) pura, di grado farmaceutico.
- Per le tecniche analitiche strumentali:
Acqua UHPLC supergradiente --> Adatta all'uso in apparecchiature UHPLC. Questa tecnica consente un'analisi più rapida rispetto all'HPLC, una migliore sensibilità e una maggiore risoluzione. Sono richiesti solventi con un'elevata trasparenza alle basse lunghezze d'onda e la massima stabilità della linea di base. Quando si lavora a pressioni più elevate, il residuo fisso di solvente deve essere ridotto al minimo per evitare che la pompa dell'apparecchiatura si blocchi.
Acqua per UV, HPLC, ACS --> Da utilizzare come solvente multiuso per HPLC e spettroscopia UV-Vis/IR. L'HPLC è un metodo utilizzato in quasi tutti i settori della chimica, della biochimica e della farmacia. Ad esempio: nello sviluppo di prodotti farmaceutici, l'analisi HPLC viene utilizzata per verificare la purezza del prodotto in diverse fasi del processo; per l'analisi degli inquinanti ambientali; per la determinazione di farmaci o medicinali in campioni biologici; per il controllo di qualità di prodotti industriali e di chimica fine, ecc. Acqua per l'analisi dei metalli in traccia (ppt) --> Appositamente purificata mediante distillazione multipla, è adatta per l'analisi dei metalli in traccia mediante ICP-MS. Questa tecnica viene utilizzata quando è richiesto un limite di rilevazione molto basso, compreso tra 0,001 μg/L (1 ppt) e 0,01 μg/L (10 ppt). Viene utilizzato per il controllo della qualità ambientale, nei laboratori farmaceutici, nella produzione di reagenti, nei laboratori di ricerca, nei laboratori di riferimento per i metalli pesanti negli alimenti e nei mangimi, negli studi sui minerali, ecc.
Acqua LC-MS --> Caratterizzata da una concentrazione di metalli molto bassa (<100 ppb) e da un basso contenuto di particelle dovuto alla microfiltrazione (con filtro a pori da 0,2 μm). L'idoneità della LC-MS è controllata in modo che nessun segnale sia superiore al picco molecolare della reserpina (609 amu) alla concentrazione di 50 ppb, in un intervallo compreso tra 200 e 2000 amu. Presenta un'elevata trasmittanza UV e un'eccellente linea di base durante il test HPLC a gradiente. La tecnica LC-MS (cromatografia liquida-spettrometria di massa) utilizza la cromatografia liquida come sistema di separazione e la spettrometria di massa come sistema di rilevamento, combinando così le caratteristiche di alta separazione della cromatografia liquida e di alta sensibilità della spettrometria di massa. La sua elevata sensibilità e selettività lo rendono ideale per l'identificazione e la quantificazione di una moltitudine di composti nelle matrici più complesse. La tecnica LC-MS viene utilizzata da un numero crescente di laboratori di ricerca e analisi in diversi settori industriali (laboratori di analisi ambientale, farmaceutica, biotecnologica, alimentare, ecc.) Consente di rilevare quantità nanometriche di una serie di analiti, ad esempio metaboliti di farmaci nei fluidi biologici, pesticidi, adulteranti in alimenti e integratori alimentari, estratti di prodotti naturali, ecc. Viene inoltre utilizzato per l'analisi di piccole e grandi molecole proteiche in varie matrici, per la quantificazione di impurezze genotossiche in principi attivi farmaceutici, per la rilevazione di agenti dopanti (come gli anabolizzanti), per la quantificazione di nucleotidi e loro derivati in cellule batteriche, per la quantificazione del proteoma, in saggi rapidi per la rilevazione di SARS-CoV-2, ecc. per l'analisi quantitativa di molecole a concentrazioni molto basse (vie metaboliche, ormoni, metabolismo, impurezze sintetiche, ecc.)