Riassunto esame Chimica generale e inorganica, Prof. Santini Stefania, libro consigliato Chimica, un approccio molecolare , Nivaldo

CONCENTRAZIONE E STECHIOMETRICO DELLE SOLUZIONI

Le reazioni chimiche che coinvolgono reattivi disciolti in acqua sono le più comuni di

importanti. Una miscela omogenea di due sostanze, come per esempio il sale e l’acqua, è

una soluzione.

Le soluzioni sono miscele omogenee di due o più sostanze:

Sostanze che compongono la soluzione si chiamano componenti

➢ Componente presente in maggiore quantità si chiama solvente

➢ Ogni altro componente si chiama soluto

➢

Le proprietà delle soluzioni non dipendono dalle quantità assolute di ciascun componente

quanto dai rapporti tra le quantità dei vari componenti, ovvero dalle quantità relative dei vari

componenti e le concentrazioni.

SOLUZIONI CONCENTRATE E DILUITE

Una soluzione concentrata contiene una quantità di soluto relativamente grande

➢ rispetto al solvente.

Una soluzione diluita continua una quantità di soluto relativamente piccola rispetto al

➢ solvente

Uno dei modi più utilizzati per esprimere la concentrazione di una soluzione e la molarità (M)

ovvero la quantità di soluto (in moli) divisa per il volume della soluzione (in litri).

Moralità (M)= quantità di soluto (in moli) / volume della soluzione (in L)

Una soluzione è una miscela omogenea che una sostanza (soluto) solida, liquida o gassosa,

si discioglie in una sostanza liquida (solvente) originando una fase liquida o omogenea.

La massima quantità di soluto che si può sciogliere dipende dalla forza delle interazioni

soluto-solvente.

Soluzione non satura: soluzione che contiene quantità di soluto inferiore alla

➢ massima quantità dissolvibile

Soluzione satura: soluzione nella quale disciolta la massima quantità di soluto

➢ possibile

Soluzione sovrasatura: soluzione instabile che contiene una quantità di soluto

➢ superiore alla massima quantità

La concentrazione di una soluzione satura l’equilibrio è detta solubilità.

moralità (M): numero di moli di soluto per litro di soluzione (mol/vol)

➢ Formalità (F): numero di grammo, formula per litro di soluzione (n.gformula/

➢ vol)

Molarità (m): numero di moli di soluto per kilogrammo di solvente (mol/kg

➢ solvente)

Normalità (N): numero di equivalenti di soluto per litro di soluzione (n eq/ vol)

➢ Frazione molare (X): rapporto tra il numero di moli di soluto ed il numero totale

➢ di moli (soluto + solvente) (mol (soluto)/ mol (soluto)+ mol(solvente)

Percentuale (%): può essere espressa, il volume o in moli per il rapporto

➢ soluto/soluzione FRAZIONE MOLARE

La frazione molare X di un componente, la soluzione è data dal rapporto tra il numero di moli

di quel componente e il numero di moli di tutti i componenti costituenti la soluzione.

Si supponga di avere una soluzione costituita da 2 componenti A e B.

La frazione molare del componente A è espressa da:

XA= nA / nA+ nB

XB= nB / nA +nB

n= moli di un dato componente

XA+ XB =1 LA MOLALITÀ

La molalità è il numero di moli di soluto presenti in 1000 g di solventi, si indica con m

m= nA / 1000 gr solvente LA MOLARITÀ

La Molarità e il numero di moli di soluto presenti in 1 l di soluzione, si indica con M

M= nA / 1 litro soluzione LA NORMALITÀ

La normalità di una soluzione si definisce come il numero di equivalente di soluto presenti in

1 l di soluzione, si indica con N.

N= neq/V LA FORMALITÀ

La formalità è analoga alla polarità, ma viene usata per soluzioni di sostanze quali il cloruro di

sodio che essendo costituito dagli ioni che si alternano regolarmente nel sodio cristallino

viene formalmente rappresentato tramite la formula NaCl. La formalità è definita come il

numero di pesi formula di soluto presenti in 1 l di soluzione, si indica con F.

LE PERCENTUALI

Indica la posizione percentuale dei vari componenti, la soluzione.

Percentuale i moli: moli di soluto in 100 moli totali

➢ Percentuale peso (% P/P): grammi di salute in 100 g totali

➢ Percentuale in peso di soluto per volume di soluzione (% P/V): grammi di soluto

➢ in 100 ml totali

Percentuali in peso rispetto al solvente: grammi di soluto in 100 g di solvente

➢ puro

Percentuale in volume (% V/V): volume di soluto in 100 volumi di soluzione

➢ CONCENTRAZIONE MOLARE (mol/L)

C=mol/L =n/V

n = numero di moli = CV

V= volume in litri = n/C LE DILUZIONI

Nelle operazioni di diluizione, il numero di moli di soluto si conserva.

Soluzione a concentrazione, nota che dà una soluzione a concentrazione minore

Soluzione1 concentrazione C1, volume C1 si ha la soluzione2 a concentrazione

C2 (C2< C1) e V2, tra le due soluzioni esiste la relazione:

V1 C1 = V2 C2 MESCOLAMENTO

Nelle operazioni di mescolamento, il numero di moli di soluto si conserva

n1= C1 V1 + n2 =C2 V2

n3 = C3 V3

n1 +n2=n3

C1 V1 + C2 V2 = C3 V3 DENSITÀ

La densità di un oggetto è la sua massa per unità di volume.

D= massa/volume= m/V

V= m/d

Nel sistema internazionale, l’unità di base per la massa e il kilogrammo (kg)

Per il volume l’unità nel sistema internazionale e il metro cubo (m^3) che però è molto

scomodo per l’uso di laboratorio. Si usa quindi il litro.

1 L= 1 dm^3 =10^ -3 m^3

Mentre massa e il volume sono proprietà estensive, ovvero dipendono dalla quantità di

materia considerata, la densità è una proprietà intensiva ovvero indipendente dalla

quantità di materia EQUIVALENTI

Peso equivalente: di una sostanza la sua quantità in grammi che reagisce

➢ completamente con 1 g di idrogeno o con 8 g di ossigeno.

Si definisce equivalente o grammoequivalente di una sostanza la quantità in grammi

➢ corrispondente al peso equivalente.

Gli equivalenti sono quantità in grammi delle diverse sostanze che reagiscono

➢ completamente tra loro.

Gli equivalenti reagiscono e si formano sempre in rapporto unitario (1: 1).

➢

Un composto può entrare in reazioni diverse con rapporti stechiometrici diversi, il peso

equivalente non può essere dedotto a priori ma solo considerando il composto nel contesto

della reazione a cui partecipa o per la quale deve essere usato.

TIPI DI SOLUZIONI ACQUOSE E SOLUBILITÀ

Come si dissolvono in acqua i solidi? Quando un solido è introdotto in un solvente liquido,

le forze attrattive che lo tengono insieme (interazioni soluto-soluto) entrano in competizione

con le forze attrattive tra molecole del solvente e le particelle che compongono il solido

(interazioni solvente-soluto).

SOLUZIONI DI ELETTROLITI E NON ELETTROLITI

Sostanze che si dissolvono in acqua per formare soluzioni che conducono l’elettricità si

dicono elettroliti. Sostanze come il cloruro di sodio (NaCl), che si dissociano completamente

in ioni quando si dissolvono in acqua, sono elettroliti forti e le soluzioni risultanti sono

soluzioni di elettroliti forti. La maggior parte dei composti molecolari, ad eccezione degli

acidi, si dissolvono completamente in acqua come molecole intere; lo zucchero si scioglie

poiché le attrazioni fra le molecole di zucchero e le molecole di acqua superano le attrazioni

fra le molecole di zucchero. Composti come gli zuccheri, che non si dissociano in ioni quando

dissolti acqua, sono chiamati non elettroliti, e le soluzioni risultanti sono dette soluzioni non

elettrolitiche (non conducono elettricità).

Gli acidi sono composti molecolari ma si ionizzano cioè formano ioni quando si dissolvono in

acqua. Vengono detti acidi forti se ionizza completamente in soluzione, acidi debole se

invece non ionizzano del tutto. Gli acidi deboli sono classificati come elettroliti deboli e le

soluzioni risultanti sono dette soluzioni di elettroliti deboli e conducono debolmente

elettricità. LA SOLUBILITÀ DEI COMPOSTI IONICI

Un composto è detto solubile se si dissolve in acqua ed insolubile se non lo fa.

➢ Le regole di solubilità affermano che i composti contenenti lo ione sodio sono solubili.

➢ REAZIONI DI PRECIPITAZIONE

Sono reazioni in cui si forma un solido o un precipitato quando si mescolano due soluzioni.

Non sempre avvengono quando due soluzioni acquose vengono mescolate; la chiave per

prevedere le reazioni di questo tipo è capire che solo i composti insolubili formano precipitati.

In una reazione di precipitazione, due soluzioni che contengono composti solubili si

mescolano e precipita un composto insolubile. Se entrambi i prodotti sono solubili, non

avviene nessuna reazione e non si forma il precipitato; se uno o entrambi i prodotti possibili

sono insolubili, avviene una reazione di precipitazione.

RAPPRESENTAZIONE DELLE REAZIONI IN SOLUZIONE ACQUOSA: EQUAZIONI

MOLECOLARI, IONICHE E IONICHE NETTE

Equazione molecolare: è un’equazione chimica che mostra le formule neutre

➢ complete per ciascun composto nella reazione

Equazione ionica completa: è un’equazione chimica che mostra tutte le specie come

➢ sono realmente presenti in soluzione

Ioni spettatori: ioni che non partecipano alla reazione

➢ Equazione ionica netta: è un’equazione che mostra solo le specie che realmente

➢ cambiano durante la reazione

REAZIONI ACIDO-BASE

In una reazione acido-base, un acido, una sostanza che produce ioni H + in soluzione, agisce

con una base, una sostanza che produce ioni OH- in soluzione, ed entrambi si neutralizzano

producendo acqua o in alcuni casi un elettrolita debole.

Acido, sostanza che produce ioni H^+ in soluzione acquosa

➢ Base, sostanza che produce ioni OH^- in soluzione acquosa

➢

Questa definizione di acido è base, sono chiamate definizioni di Arrhenius. Secondo la sua

definizione, HCl è un acido poiché produce ioni H+ in soluzione:

HCl(aq) -> H^+(aq) + Cl^-(aq)

Uno ione H^+ è un protone isolato. In soluzione, i protoni isolati si associano come molecole

di acqua per formare ioni idrogeno

Alcuni acidi, chiamati acidi poliprotici, contengono più protoni ionizzabili che vengono

rilasciati in maniera sequenziale. Per esempio, l’acido solforico H2SO4 è un acido diprotico.

È forte nella sua prima ionizzazione ma debole nella seconda.

Un acido debole si dissocia solo parzialmente; perciò, si usano due semi frecce che vanno in

direzione opposte.

Quando si mescolano un acido di una base, lo ione H^+(aq) nell’acido, sia esso debole o

forte, si combina con lo ione OH^-(aq) della base per formare H2O(l)

TITOLAZIONE ACIDO-BASE

Una titolazione acido-base è una tecnica di laboratorio nella quale viene effettuata una

reazione fino al suo punto equivalente, cioè il punto in cui i reagenti sono nei rapporti

stechiometrici esatti. Le titolazioni sono utili per determinare le concentra