Chimica - Soluzione e proprietà colligative

MISURA DELLA CONCENTRAZIONE

=> rapporto tra soluto e solvente

peso su peso %p/p

– su 100 grammi di soluzione ci sono tot grammi di soluto

– es: NaCl al 2% in H2O significa che ci sono98 g di H2O e 2 g di NaCl

– es: la soluzione fisiologica ha p/p%=0,9 %

–

peso su volume, volume su volume, parti per milione;

– Molarità;

– rapporto tra N.ro moli di soluto e Volume di soluzione

– es: glucosio: peso molecolare = 180 g di glucosio => se in un litro di soluzione sono

– disciolti 180 g di glucosio la soluzione è 1 molare.

Normalità;

– è il rapporto tra il numero di equivalenti di soluto e il volume della soluzione (usato

– per acidi e basi)

es: una soluzione di acido solforico è 1N => in un litro di soluzione è disciolto un

– equivalente dell'acido. Per l'acido solforico il P = 1/2P => in un litro di

equivalente m

soluzione sono disciolti 49 g di acido solforico.

molalità;

– è il rapporto tra il n.ro di moli di soluto e la massa del solvente

– es: una mole di glucosio (180 g) sciolti in 1 Kg di H2O sarà una soluzione 1 molale

– (peso molecolare del glucosio è 180 g);

frazione molare;

– indica la variazione delle caratteristiche della soluzione => proprietà colligative.

– La somma delle frazioni molari è sempre uguale a 1

– Per una soluzione di na di moli A, nb di moli B,... n z moli di Z si definisce frazione

– molare di un componente il rapporto fra il numero di moli di quel componente ed il

numero totale di moli presenti nella miscela

es: 36 g di H2O e 64 g di metanolo => 2 moli di acqua e 2 moli di metanolo la

– frazione molare dell'acqua è 2/2+2= 0,5 che in questo caso è uguale alla frazione

molare dell'etanolo.

Importanza della quantità del soluto

concentrazione molare => Molarità = moli di soluto su Litro di soluzione;

– concentrazione di massa => %p/v = massa del soluto su litri di soluzione;

–

Importanza del numero delle molecole

frazione molare; rapporto tra il numero di moli di molecole di un certo elemento e il numero

– di moli totale;

molalità della soluzione: numero di moli del soluto su 1 chilogrammo di solvente

– parti per milione: numero di particelle di soluto presenti in 1 milione di molecole di

– soluzione;

Soluzioni acquose

L'acqua è il solvente più comune;

– è un dipolo con alta costante dielettrica;

– forma quattro legami H

– è molto coesiva;

– scioglie le sostanze:

– ioniche e polari

–

repelle le sostanze non polari;

– scambia protoni;

– il ghiaccio è meno denso dell'acqua;

–

Elettroliti e non elettroliti

Le sostanze che si sciolgono per dare soluzioni di ioni (es: NaCl) e che conducono elettricità sono

dette elettroliti; le sostanze le cui soluzioni non conducono elettricità, perchè il soluto rimane allo

stato molecolare (es: glucosio ed etanolo), sono dette non elettroliti.

Saturazione e solubilità

esiste un limite della quantità di soluto che posso sciogliere in una definita quantità di solvente:

quando il solvente ha dissolto tutto il possibile ed una parte resta non disciolta la soluzione è

– detta satura e si è quindi raggiunta una condizione di equilibrio dinamico;

in equilibrio dinamico si ha un continuo scambio di particelle tra solvente e soluto;

–

per ciascun soluto possiamo indicare un limite massimo di solubilità, che dipende da:

– natura del solvente;

– il simile scioglie il simile => richiama le interazioni intramolecolari;

– un solvente polare è ideale per i composti ionici e polari;

– i solventi non polari, come benzene e tetracloroetilene C Cl sono migliori per i

– 2 4

soluti apolari;

natura del soluto;

– i nitrati sono molto solubili;

– i fosfati sono poco solubili;

– gli idrogeno fosfati sono più solubili dei fosfati;

– gli idrogeno carbonati sono più solubili dei carbonati;

–

dalla pressione:

– i gas sono più solubili a pressioni elevate => legge di Henry: la solubilità di un gas in

– un liquido è proporzionale alla pressione parziale del gas e ad una costante tipica di

un gas: S=K P

h

dalla temperatura;

– se in un gas in soluzione viene aumentata la temperatura la solubilità diminuisce;

– i solidi invece si sciolgono più facilmente con una temperatura maggiore

– negli altri elementi dipende: un passaggio in soluzione acquosa da 0 a 100°C:

– influisce per NH NO => da 118 a 871 g;

– 4 3

influisce poco per AgF => da 182 a 205 g;

– diminuisce per NH => perchè diventa una gas;

– 3

Entalpia di soluzione: ΔH

E' l'energia scambiata in un processo chimico sotto forma di calore (con pressione ambientale

costante). Da l'idea dello scambio di energia in un determinato processo;

se l'energia che investo è minore di quella ottenuta dalla separazione dei componenti la

– reazione è esotermica;

una sostanza che si scioglie esotermicamente è meno solubile all'aumentare della

– temperatura

alcuni solidi si sciolgono esotermicamente in acqua => MgCl

– 2

se l'energia che investo è superiore di quella ottenuta dalla separazione dei componenti il

– processo sarà endotermico;

una sostanza che si scioglie endotermicamente è più solubile all'aumentare della

– temperatura;

alcuni solidi si sciolgono endotermicamente in acqua => K SO

– 2 4

per dissoluzioni a pressioni costante, il calore prodotto o assorbito è equivalente ad una

– variazione di entalpia, detta entalpia di soluzione espressa in Kjoule/mole

esistono due stadi:

– entalpia reticolare: corrisponde alla rottura del solido, separato in anioni e cationi;

– entalpia di idratazione: calore che si libera quando il soluto si scioglie dovuto

– all'interazione di anioni e cationi col solvente;

Entalpia di idratazione degli ioni:

sono più esotermiche per gli ioni con carica maggiore;

– per ioni di uguale carica, sono più esotermici i valori delle entalpie di idratazione degli ioni

– con raggio atomico minore => gli ioni con raggio minore si disciolgono più velocemente;

il parametro che permette di capire se un composto si discioglie spontaneamente o no dipende da

quest'equazione: ΔG=ΔH-TΔS

PROPRIETA' COLLIGATIVE

una proprietà colligativa è una proprietà che dipende solo dal numero delle particelle del

– soluto presenti nella soluzione e non dalla loro natura chimica;

i cationi e gli anioni in una soluzione di elettroliti contribuiscono separatamente a tale

– proprietà;

coefficiente di Van't Hoff (i): numero di particelle liberate dalla dissoluzione del soluto =>

– per composti elettroliti

per NaCl il coeff =2

–

Queste proprietà sono: tensione di vapore, punto di ebollizione, punto di congelamento, pressione

osmotica.

Ha importanza il diagramma di STAFF: la pressione sulle Y e la temperatura sulle X: permette di

capire come variano le proprietà in acqua;

Proprietà delle soluzioni ideali:

abbassamento della pressione parziale di vapore: P =P X

– i i° i

innalzamento della temperatura di ebollizione: T = k m i

– eb eb i

abbassamento della temperatura di congelamento: T = - k m i

– cr cr i

Abbassamento della tensione di vapore:

legge di Raoult: la tensione di vapore di una soluzione, di un soluto non volatile, è

– proporzionale alla frazione molare del solvente nella soluzione: P=X P*

solvente

il soluto occupa una parte della superficie della soluzione, riducendo cosi la velocità con cui

– le molecole lasciano quest'ultima;