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1 Corso di Studi di Fisica Corso di Chimica Luigi Cerruti Lezione

2 Programma: a che punto siamo?

3 Definizione di soluzione Una soluzione è una miscela omogenea di due o più sostanze In una soluzione si chiama soluto (o fase dispersa) la sostanza (o le sostanze) in quantità minore e solvente (o fase disperdente) la sostanza in quantità maggiore Per miscela omogenea si intende una miscela in cui le specie molecolari del soluto sono uniformemente disperse fra le molecole del sovente

4 Concentrazione di una soluzione Molarità e molalità Molarità M La quantità di soluto e' espressa in moli ed e' rapportata alla quantità di soluzione, espressa in litri: Molalità m M = n/v mol L -1 La quantità di soluto e' espressa in moli ed e' rapportata alla quantità di solvente (non di soluzione) espressa in chilogrammi: m = n/massa del solvente mol Kg -1 Vedi appunti

5 Classificazione delle soluzioni

6 Soluzioni solide Soluzione solida ordinata Au-Cu

7 La legge di Dalton La legge di Dalton definisce il comportamento dei vari gas costituenti una miscela. "La pressione totale di una miscela gassosa è costituita dalla somma delle pressioni parziali di ogni singolo gas componente la miscela stessa e la pressione parziale di ogni singolo componente è direttamente proporzionale alla sua partecipazione percentuale alla costituzione della miscela". L aria come sappiamo è una miscela, in quanto composta da vari gas, Azoto [ N 2 ] 79% Ossigeno [ O 2 ] 20% Altri gas [ CO 2 ; A; He; Ne; ecc. ]1%. Le pressioni parziali dei vari gas che compongono l aria saranno: N 2 79% di 1atm = 0,79 atm; p N = 0,79 atm O 2 20% di 1atm = 0,20 atm p O = o,20 atm altri 1% di 1atm = 0,01 atm totale = 1,00 atm

8 Solubilità dei gas nei liquidi Dipendenza dalla temperatura La solubilità dei gas nei liquidi diminuisce con l aumento di temperatura

9 Solubilità dei gas nei liquidi Dipendenza dalla pressione: legge di Henry La pressione ha poco effetto sulla solubilità di solidi e di liquidi E invece importante per la solubilità dei gas: una questione entropica A temperatura costante la solubilità dei gas è regolata dalla legge di Henry: La solubilità di un gas che non reagisca con il solvente è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas al di sopra della soluzione: [x] = K x p x [x] solubilità mol L -1 p x pressione parziale atm K x costante di proporzionalità specifica per ogni gas mol L -1 atm -1

10 Solubilità dei gas Una questione entropica

11 Solubilità dei gas nei liquidi La legge di Henry e l aria disciolta in acqua La solubilità di un gas che non reagisca con il solvente è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas al di sopra della soluzione: [x] = K x p x L aria disciolta in acqua ha circa il 35,6% di ossigeno rispetto al 21% dell aria atmosferica

12 Solubilità dei solidi e temperatura Molti sali sono più solubili in acqua calda che in acqua fredda, ma in maniera variabile Nell intervallo 0 C C la solubilità di NaCl aumenta 0.1 volte di AgNO3 aumenta di 7 volte di Li 2 SO 4 diminuisce di 0.1 volte di Na 2 SO 4 ha un massimo a 32 C

13 Processo di solubilizzazione A + B (A+B) sol Una trasformazione è spontanea se e solo se G < 0 G = H - T S Se il processo di solubilizzazione coinvolge o sostanze in fase condensata oppure solo sostanze in fase gassosa: S > 0 La spontaneità della trasformazione è vincolata al valore che assume il H

14 Solubilità dei solidi in liquidi Questioni energetiche

15 Solubilità dei solidi in liquidi Dipendenza dalla temperatura H sol < 0 processo esotermico La solubilità diminuisce con l aumento di temperatura H sol > 0 processo endotermico La solubilità aumenta con l aumento di temperatura

16 Variazione di entalpia e solubilizzazione Il soluto deve essere disperso; le sue particelle devono cioè essere separate. Questo processo richiede energia: H 1 >0 Per ospitare particelle di soluto, occorre allontanare le particelle di solvente. Tale processo richiede energia: H 2 >0. Il soluto deve essere introdotto nel solvente, ciò determina l instaurarsi di interazioni solutosolvente: H 3 <0 E determinante l intensità delle forze attrattive A-A e B- B rispetto all intensità della coppia A-B che si formerà in soluzione. H sol = H 1 + H 2 + H 3

17 Variazione di entalpia e solubilizzazione Se le forze di interazione solutosolvente sono confrontabili con quelle presenti nei componenti allo stato puro è il componente entropico a determinare il processo H 1 + H 2 H 3 H sol 0 G sol = H sol -T S sol S sol > 0 G sol < 0 Vedi appunti

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