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Le soluzioni

Miscele omogenee di una o più sostanze: il soluto e il solvente.

Tipologie di soluzioni

  • Soluzioni reali - I soluti hanno interazioni intermolecolari.
  • Soluzioni ideali - I soluti hanno interazioni solo con il solvente.
  • Soluzione satura - Situazione di equilibrio dinamico in cui soluto, sciolto e indissolto continuano a scambiare al limite della capacità di un soluto di sciogliersi in una data massa di solvente.

Solubilità

La solubilità di una sostanza è la concentrazione di una soluzione satura, dipende da:

  • Solvente
  • Temperatura
  • Pressione (per gas)

I composti ionici tendono a sciogliersi nei solventi polari. I composti non ionici tendono a sciogliersi in solventi non polari.

X+Y- + H2O ⇌ X+ + Y-

Dissoluzione dovuta alla forte interazione degli ioni con le molecole di H2O. La dissoluzione di composti poco polari è regolata dall'entropia.

Entalpia di dissoluzione

Entalpia di dissoluzione = somma dell'entalpia reticolare e dell'entalpia di idratazione.

ΔHs = ΔHR + ΔHH

  • Na+ + Cl- (s) → NaCl(s) ΔHR < 0
  • Na+ + Cl- + H2O → Na+(aq) + Cl-(aq) ΔHH ≪ 0

ΔHs può essere positivo o negativo (sono comunque numeri piccoli). ΔHs < 0 significa processo esotermico mentre ΔHs > 0 significa processo endotermico. ΔS (entropia) è sempre positiva.

Concentrazione molare

Concentrazione molare (M) = molarità [X] = mol X/V soluzione = mol/L

Unità di concentrazione

  • Molalità (m) = mol soluto / kg solvente
  • Concentrazione in peso = massa soluto / V soluzione
  • Frazione molare X = mol1 / (mol1 + mol2 + mol3 + … + moln), Non ha unità di misura
  • Percentuale
    • w/w = grammi soluto / 100 g soluzione
    • v/v = ml soluto / 100 ml soluzione

Esercizi

  1. 1 mg di proteina PM = 50 kDa sciolta in 1.5 ml di soluzione tampone
    1. Concentrazione peso/volume
    2. Concentrazione molare
    3. Concentrazione molare se 1 ml di soluzione finale viene portato a 25 ml

a. Concentrazione in peso = 1 mg / 1.5 ml = 0.067 mg/ml = 0.067 g/L

M = 0.067 g/L / 50000 g/mol = 1.3 x 10-6 mol/L = 1.3 μM

c. Mol prelevate = 1.3 μM. 1 ml = 1.3 x 10-6 mol/L x 10-3 L = 1.3 x 10-9 mol

M = 1.3 x 10-9 mol / 0.025 L = 5.3 x 10-8 mol/L

L'emoglobina è formata da 4 subunità

PMsub = 15 kDa, PM Hb = 60 kDa, M = 3 x 10-7 mol/L

  1. Concentrazione molare subunità
  2. Concentrazione in peso di Hb
  3. Concentrazione in peso subunità

a. [Msub = 4.3 x 10-5] M = 1.2 µM

b. Peso/V Hb = [Hb] PMHb = 3 x 10-7 mol/L x 60000 mol = 1.8 x 10-2 g/L

c. Peso/Vsub = [Sub.] PMsub = 1.2 x 10-6 mol/L x 15000 mol = 1.8 x 10-2 g/L

35 g di NaCl in 100 ml di soluzione (35% p/V)

MNaCl? MNaCl = mol/V = 35 g/58.5 mol g/L= 6 mol/9.1 L

30 g CH3OH + 70 ml H2O d = 0.98 g/L dH2O = 1 g/ml % p/V CH3OH?

Massa totale = 30 + 70 = 100 g V = 100 g/0.98 g/L = 1.02 L = 102 ml

% p/V = 30 g/102 ml x 100 = 29.4 g/100 ml

Butanolo C4H10O % m/V = 1.02

M C4H10O = ? M = peso x 10 x 10.2 mol/L 100 ml PM = 76 = 0.13

HNO3 % p/p = 46%

PMHNO3 = 63 g/mol d = 1.3 g/ml Per ipotesi 100 g di soluzione

M = ? 46 g/mol = = 0.73 mol 63 g/mol 100 g

V = = 76.9 ml 1.3 g/ml M = 0.73 mol = 9.49 mol/L 0.0769 L

CH3COOH soluzione 1 M PM = 60 g/mol d = 1.1 g/ml % p/p = ?

Per ipotesi 100 g di soluzione V = 100 g = 0.0909 L 1.1 g/ml molCH3COOH = 0.0909 L x 1 mol/L = 0.0909 mol

gCH3COOH = 0.0909 mol x 60 g/mol = 5.145 g

% p/p = 5.145 g = 5.145% 100 g

200 g di H2O + 70 g solfato di alluminio idrato Al2(SO4)3·2H2O + 20 g glucosio + 5 g H2SO4

Al2(SO4)3·2H2O → 2Al3+ + 3SO42- + 2H2O

H2SO4 → 2H+ + SO42-

Specie: H2O, Al3+, SO42-, C6H12O6, H+

mol H2O = 200 g / 18 g/mol = 11.1 mol

mol Al2(SO4)3·2H2O = 70 g / 378 g/mol = 0.19 mol

mol C6H12O6 = 20 g / 180 g/mol = 0.11 mol

mol H2SO4 = 5 g / 98 g/mol = 0.051 mol

XH2O = 11.1 mol + (0.19·2) mol / (11.1 + (0.19·2) + (0.19·2) + (0.19·3) + 0.051 + 0.11 + (0.051·2)) mol

mol H2O   mol Al3+   mol SO42-   mol C6H12O6   mol H+

Legge di Henry

La solubilità di un gas in un liquido è proporzionale alla sua pressione parziale.

S = kH P

kH è la costante di Henry, dipende da:

  • Gas
  • Solvente
  • Temperatura

Esempio: Cl2 gassoso sciolto in cloroformio mmolare, kHCl2 = 0.15 atm (inventato), PCl2 = 25 torr

SCl2 = 0.15 atm            25 torr                 760 torr                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             &

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Scienze chimiche CHIM/03 Chimica generale e inorganica

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher gaia_pio di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di chimica generale e inorganica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Pavia o del prof Monzani Enrico.
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