Chimica generale e inorganica - parte 2

Chimica generale ed inorganica (parte 2)

Solubilità

Quando un composto ionico viene posto in acqua, esso non rimane intatto, ma i suoi componenti si scindono a dare ioni in soluzione. Esistono anche moltissimi sali che, sebbene siano formati da ioni, presentano una scarsissima solubilità in acqua.

Reazioni di solubilizzazione: una sostanza (soluto) si diffonde o si disperde in un’altra sostanza (solvente) sotto forma di atomi singoli o di piccoli gruppi di atomi (ioni poliatomici o molecole neutre), per creare una miscela omogenea detta soluzione.

Regole generali per predire la solubilità in acqua dei composti ionici

• Tutti i composti comuni dei metalli alcalini (Li⁺, Na⁺, K⁺, …) e dello ione ammonio (NH₄⁺) sono solubili.
• Tutti i nitrati (NO₃^-), clorati (ClO₃^-), perclorati (ClO₄^-), e acetati (CH₃COO^-) sono solubili. Fanno eccezione l’acetato d’argento e di piombo (moderatamente solubili).
• I cloruri, bromuri e ioduri della maggior parte dei metalli sono solubili. Le eccezioni principali sono Ag⁺, Pb²⁺ e Hg₂²⁺.
• Tutti i solfati (SO₄^2-) sono solubili, eccetto quelli di Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺ e Hg₂²⁺. Quelli di Ca²⁺ e di Ag⁺ sono solo moderatamente solubili.
• Tutti i carbonati (CO₃^2-), cromati (CrO₄^2-) e fosfati (PO₄^3-) sono insolubili, eccetto quelli dei metalli alcalini (ione ammonio compreso).
• Gli idrossidi dei metalli del gruppo 1 sono solubili. Gli idrossidi di Ca²⁺, Sr²⁺, e Ba²⁺ sono moderatamente solubili. Gli altri sono insolubili.
• I solfuri di tutti i metalli sono insolubili, eccetto quelli di ammonio (NH₄⁺) e dei gruppi 1 e 2.

Definizioni inerenti la solubilità

• Solubilità: viene espressa in g/L e indica la massa di un composto dissolubile al massimo in un dato volume di solvente.
• Solubilità molare (s): esprime la massima solubilità di un composto in un dato volume di solvente esprimendola in mol/L.
• Soluzione insatura: soluzione che ancora non ha raggiunto la massima concentrazione di composto dissolubile in quel dato volume di solvente. Se aggiungo altro soluto questo si scioglierà ancora, per lo meno parzialmente.
• Soluzione satura: soluzione alla massima concentrazione di soluto in quel dato volume di solvente. Se aggiungo altro soluto questo non si scioglierà e rimarrà come corpo di fondo solido.
• Soluzione sovrasatura: condizione metastabile di una soluzione limpida che contiene ad una data temperatura più della massima concentrazione di soluto in quel dato solvente.

Un sale poco solubile in acqua come AgBr può saturare facilmente un certo volume di acqua. Se AgBr viene posto in acqua, una piccolissima parte si dissolve, fino a quando la soluzione viene saturata e si instaura il seguente equilibrio eterogeneo: AgBr = Ag⁺ + Br^-. La costante di equilibrio per questa equazione è detta prodotto di solubilità ed è pari a: Kps=[Ag⁺][Br^-]. Il valore di Kps rispecchia il valore della solubilità di un composto.

La solubilità di un composto può essere sperimentalmente valutata, misurando la massima quantità di catione o anione disciolto in un certo volume di acqua. Nota bene!! Non si deve confondere la solubilità s (concentrazione massima) con il prodotto di solubilità Kps (costante termodinamica). Noto il valore di solubilità s di un sale, la Kps può essere facilmente calcolata.

La solubilità di un composto ionico è fortemente influenzata dalla presenza in soluzione di ioni della stessa natura. Se ad una soluzione di un sale poco solubile viene aggiunta una fonte di catione o anione che lo compone, la sua solubilità verrà diminuita, spesso in modo sostanziale. La solubilità di un composto ionico formato da ioni con proprietà acide o basiche è fortemente influenzata dalla variazione di pH.

Meccanica quantistica

L’insieme di tutte le radiazioni elettromagnetiche costituisce lo spettro elettromagnetico delle radiazioni, che viene suddiviso in varie regioni spettrali. La teoria dei quanti dice che una radiazione elettromagnetica può essere vista come un fascio di pacchetti di energia E di valore hν, che si propagano nello spazio alla velocità della luce. E = n h·ν dove h = costante di Plank = 6.457 · 10^-27 (erg · sec) e n = numero intero positivo.

Modello orbitalico: dove stanno gli elettroni in un atomo?

• Modello di Rutherford, orbite, detto anche modello planetario.
• Modello di Bohr: Il moto dell’elettrone non può essere descritto dalle leggi della fisica classica. L’elettrone percorre solo determinate orbite in cui risulta stabile. Ad ogni orbita corrisponde un certo valore di energia. L’elettrone può passare da un’orbita ad un’altra assorbendo un ΔE pari alla differenza di energia tra le due orbite. Bohr riuscì a calcolare i raggi dell’elettrone nell’atomo di idrogeno r = a₀ · n² (per n=1, r= 0.529 Ǻ) e di tutti gli atomi idrogenoidi (es. Li⁺) [dove n = numero intero da 1 a +∞ ed è detto numero quantico principale].

Principio di indeterminazione di Heisenberg

Questo principio afferma che per sistemi a livello atomico (che cioè rispondono alle leggi della meccanica quantistica e non a quelle della meccanica classica), alcune proprietà non possono essere determinate con una precisione grande a piacere contemporaneamente. Per il moto di un elettrone attorno al nucleo, posizione e velocità non possono essere determinate precisamente contemporaneamente. Ciò porta a passare dal concetto di orbita al concetto di orbitale. L’orbitale è una zona dello spazio attorno al nucleo delimitata da una superficie (detta di livello) in cui l’elettrone risiede per il 90% del suo tempo. In altre parole l’orbitale è uno spazio in cui è racchiuso il 90% di probabilità di trovare l’elettrone (la probabilità che l’elettrone si trovi a una distanza infinita dal nucleo è 0!!!).