Appunti di Chimica generale e inorganica sulle proprietà colligative

SOLUZIONI IDEALI

- soluzioni in cui le forze di interazione tra soluto e solvente sono della stessa

entità delle forze di interazione tra le sole particelle di soluto e le sole

particelle di solvente;

- soluzioni che si formano senza che il mescolamento dei componenti determini

assorbimento o sviluppo di calore (non si osserva alcun effetto termico);

- il loro volume corrisponde alla somma dei volumi dei singoli componenti;

- le soluzioni che obbediscono alla legge di Raoult a tutte le concentrazioni.

- I componenti della soluzione (A e B) devono avere una struttura molecolare molto

simile: le forze di interazione tra le particelle di A e B nel recipiente in soluzione

(legame A…B) sono identiche a quelle che si osservano tra le particelle di B (legame

B…B) e le particelle di A (legame A…A).

SOLUZIONE IDEALE BINARIA: BENZENE-TOLUENE

P = P + P = x P ° + x P °

tot A B A A B B

La pressione di vapore totale può essere espressa in funzione della frazione molare di

uno dei componenti nella soluzione liquida:

SOLUZIONI REALI

- approssimano bene il modello ideale soltanto quando sono sufficientemente diluite

(concentrazione del soluto < 0.1 mol/l) e formate da soluti non volatili.

- presentano deviazioni positive o negative dell’andamento della legge di Raoult:

- deviazioni positive: le interazioni molecolari tra i componenti sono di minore entità

rispetto a quelle esistenti tra le singole molecole del composto puro e la pressione di

vapore in soluzione risulta superiore a quella prevista dalla legge di Raoult;

- deviazioni negative: le interazioni molecolari tra i componenti sono di maggiore

entità rispetto a quelle esistenti tra le singole molecole del composto puro e la

pressione di vapore in soluzione risulta inferiore a quella prevista dalla

legge di Raoult.

- Nelle soluzioni reali molto diluite per il solvente è valida la legge di Raoult;

- tale legge non risulta sempre valida per il soluto, poiché tale sostanza potrebbe

trovarsi in condizioni diverse da quelle che si avrebbero nella forma pura: la pressione

di vapore del soluto in una miscela difficilmente è correlata con quella del soluto puro.

LEGGE DI HENRY:

In una soluzione reale molto diluita, la pressione di vapore parziale Pi di un soluto

volatile i, è proporzionale alla sua frazione molare Xi secondo l’espressione:

l

=X

P K

i i i

In una soluzione reale molto diluita, il solvente segue la legge di Raoult e il soluto la

legge di Henry. 1) ABBASSAMENTO DELLA TENSIONE DI VAPORE

Soluzioni di non elettroliti non volatili

La pressione di vapore di una soluzione con un soluto non elettrolita non volatile è

sempre più bassa della pressione di vapore del solvente puro.

Le molecole del soluto riducono la velocità con la quale le molecole del solvente

passano allo stato di vapore. Il solvente ha una minore tendenza a vaporizzare.

LEGGE DI RAOULT: la pressione di vapore di un solvente in soluzione (P ) è

solvente

uguale al prodotto della frazione molare del solvente in soluzione (X ) per la

solvente

pressione di vapore del solvente puro (P° ):

solvente

P = X * P°

solvente solvente solvente

In soluzione: X < 1

solvente

(X + X = 1)

solvente soluto

P = < P°

solvente solvente

A = solvente + =1 =1−X

X X X

A B A B

B = soluto non volatile o

=x

P P

A A A

o

( )

= ∗P

P 1−x

A B A

o o

=P −x

P P

A A B A

o o

−P =

P ΔP=x P

A A B A

Abbassamento della pressione di vapore

L’abbassamento della pressione di vapore è proporzionale alla frazione molare del

soluto. o

= ∗P

Δ P X

solvente soluto solvente

2) INNALZAMENTO EBULLIOSCOPICO (ΔT )

e

TEMPERATURA DI EBOLLIZIONE: temperatura a cui la pressione di vapore di un

liquido uguaglia la pressione esterna.

Se la pressione di vapore della soluzione è inferiore a quella del solvente puro a

qualsiasi temperatura, la temperatura di ebollizione del solvente puro, non corrisponde

a quella della soluzione.

necessaria una temperatura di ebollizione maggiore affinchè la pressione di vapore

della soluzione = pressione esterna.

In presenza di un soluto, la Te della soluzione è maggiore rispetto alla Te del solvente

puro. m = molalità della soluzione

K = costante ebullioscopica molale

eb

ΔT = K m

eb eb 3) ABBASSAMENTO CRIOSCOPICO (ΔT )

C

TEMPERATURA DI SOLIDIFICAZIONE (o DI CONGELAMENTO): temperatura alla quale

liquido e fase solida con esso in equilibrio presentano la stessa tensione di vapore.

A questa temperatura solvente puro solido e soluzione liquida sono in equilibrio.

Poiché la P è inferiore alla P° , la soluzione solidifica a T inferiore rispetto al

soluz solv

solvente puro.

In presenza di un soluto, la Tc della soluzione è minore rispetto della Tc del solvente

puro.

ΔT = K m

cr cr m = molalità della soluzione

K = costante crioscopica molale

cr

PRESSIONE OSMOTICA

Osmosi: passaggio selettivo di molecole di solvente, attraverso una membrana porosa,

da una soluzione diluita a una più concentrata.