Miscele e soluzioni

Miscele e soluzioni

Miscele sono l'unione di più componenti di natura liquida, solida o gassosa che entrano in un sistema dando origine a un elemento più o meno omogeneo. Il nostro corpo è una miscela di acqua, componenti sciolti e molecole varie.

Fasi delle miscele

Le fasi sono:

• Fase disperdente: componente maggioritaria (contrazione maggiore)
• Fase dispersa: sostanze presenti in quantità minore

Tipi di sistemi in base alle dimensioni delle molecole nella fase dispersa

• Sistema eterogeneo: dimensioni della fase dispersa > 1 µm (un micrometro è 10^-6 metri). Parliamo di sospensione, le cui caratteristiche chimico-fisiche non sono uguali in tutti i punti. Ad esempio, il sangue in cui vediamo la parte cellulare e la parte liquida che possono essere divise con gravità.
• Sistema microeterogeneo: dimensioni della fase dispersa tra 1 µm e 1 nm (10^-9 metri). È una dispersione o colloide, fase intermedia tra sistema omogeneo e eterogeneo, come la nebbia o la panna montata.
• Sistema omogeneo: dimensioni della fase dispersa < 1 nm, è una soluzione e le proprietà chimico-fisiche sono uguali in tutti i punti.

Il sangue è una sospensione con cellule più grandi di un micron. Se lasciamo una provetta con anticoagulante per 20 minuti, si separano due fasi:

• Fase liquida: plasma che non è ancora una soluzione ma un colloide perché all'interno ci sono proteine non omogenee in tutti i punti della miscela. Il plasma senza proteine diventa una soluzione omogenea in tutte le sue parti.

Caratteristiche delle soluzioni

Le soluzioni sono sistemi omogenei, cioè in ogni suo punto non ci sono differenze chimico-fisiche.

Disperdente: solvente
Dispersa: soluto

• Soluzione gassosa: solvente è un gas, soluto gassoso
• Miscela microeterogenea:
  • Soluto liquido: PM10 (<10 µm)
  • Soluto solido: aerosol PM2.5 (<2.5 µm), polveri sottili (solidi dispersi in una fase gassosa)
• Soluzione liquida: solvente liquido
  • Soluto gassoso: trasporto di gas come anidride carbonica e ossigeno. La solubilità dell'ossigeno nell'acqua è bassa, quindi è necessaria la presenza di emoglobina.
  • Soluto liquido: acqua e alcool
  • Soluto solido: caso più generale
• Soluzione solida: solvente solido
  • Soluto solido: leghe metalliche
  • Soluto liquido: cristalli di sali idrati in cui l'acqua entra nella struttura cristallina

Solubilità

La solubilità è la quantità di soluto che si scioglie nel solvente. La solubilizzazione avviene quando i legami che tengono uniti il soluto e quelli del solvente si distruggono. I legami che si rompono devono avere energia uguale rispetto a quelli che si andranno a creare. I nuovi legami formati tra solvente e soluto devono avere energia uguale o maggiore dei legami preesistenti nel solvente e nel soluto.

• Le sostanze polari si sciolgono in quelle polari.
• Le sostanze apolari si sciolgono in quelle apolari.

La massima quantità di un soluto che si scioglie in un determinato solvente, a una data temperatura, è espressa come g soluto/100 g di solvente.

Esempio:

Solubilità del saccarosio in acqua: 204 g
Solubilità del saccarosio in etanolo: 1.25 g

Soluzione satura

Una soluzione satura è una soluzione che, a determinate condizioni di pressione (più pressione, più gas si scioglie in un solvente) e temperatura (più è alta, più è facile sciogliere), contiene la massima quantità possibile di soluto.

Fattori che influenzano la solubilità di una sostanza

• Temperatura
• Pressione
• Caratteristiche chimiche di soluto e solvente
• Agitazione: mescolare aumenta la solubilizzazione
• Presenza di altre sostanze: con più sostanze è più difficile sciogliere qualcosa

Proprietà delle soluzioni liquide

1. Hanno una composizione (concentrazione) variabile.
2. Sono trasparenti alla luce.
3. Sono omogenee, con stesse caratteristiche chimico-fisiche in tutti i punti.
4. Non presentano sedimentazione.
5. Possono essere separate nei loro componenti mediante metodi fisici.

Acqua come solvente

L'acqua è il solvente maggioritario, se non esclusivo, nel nostro organismo. Le reazioni metaboliche avvengono in ambiente acquoso, il che è importante perché influenza le possibilità di solubilità.