Proprietà colligative

Proprietà colligative

Le proprietà colligative sono quelle che dipendono dal numero di particelle presenti in soluzione (non dalla natura chimica): abbassamento della tensione di vapore, innalzamento ebullioscopico, abbassamento crioscopico, pressione osmotica.

Soluzione ideale

Soluzione in cui le interazioni soluto-soluto e quelle solvente-solvente sono identiche a quelle solvente-soluto. Le soluzioni diluite si avvicinano al comportamento delle soluzioni ideali (più sono diluite più sono simili alle soluzioni ideali).

Abbassamento della tensione di vapore

Una soluzione ha diversa tensione di vapore rispetto a quella del solvente puro. Di solito la tensione di vapore della soluzione è minore rispetto a quella del solvente (nel caso di soluti non volatili), per questo si parla di “abbassamento” della tensione di vapore. Nel caso di soluti volatili, invece, la tensione di vapore della soluzione è maggiore.

Legge di Raoult

La tensione di vapore di un sistema solvente-soluto è uguale alla somma delle tensioni di vapore del solvente puro e del soluto moltiplicate per la loro frazione molare.

Ad esempio in un sistema composto dal solvente A e dal soluto B:

P = x_A P^°_A (pressione di vapore del solvente puro A = frazione molare del solvente puro x pressione del solvente)

P = x_B P^°_B (pressione di vapore del soluto B = frazione molare del soluto x pressione del soluto)

P_tot = P_A + P_B = (x_A P^°_A) + (x_B P^°_B)

Se B è un soluto non volatile, la pressione di vapore di B = 0 → x_B P^°_B = 0, quindi

P_tot = x_A P^°_A

Dato che x_A = 1 – x_B → P_tot = (1 – x_B) P^°_A = P^°_A – x_B P^°_A, quindi

ΔP = P^°_A x_B (abbassamento della tensione di vapore = pressione parziale del solvente puro x frazione molare del soluto)

L’abbassamento della tensione di vapore rappresenta la differenza tra la tensione di vapore del solvente puro e quella del soluto. La frazione molare del solvente (x_A) è quella che evapora, quindi è quella che determina l’abbassamento della tensione di vapore.

Infatti un solvente puro come l’acqua evapora di più rispetto ad una qualsiasi soluzione acquosa: se si mettono accanto due recipienti aperti, uno contenente acqua pura e l’altro contenente una soluzione acquosa, si vede che la soluzione acquosa continua ad aumentare di volume (diluendosi tramite le particelle di vapore acqueo che evaporano dall’altro recipiente), mentre il volume dell’acqua pura tende a scendere. Quindi la soluzione ha una minore tensione di vapore.

Esercizio

All’equilibrio, la tensione di vapore di una miscela benzene + toluene è 183 torr (P^°_benz) e 59,2 torr (P^°_toll). Calcola: la pressione di vapor...