Premessa essa sulle soluzioni

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1 Appunt d Chmca La composzone delle soluzon Premessa sulle soluzon...1 Concentrazone...2 Frazone molare...2 Molartà...3 Normaltà...4 Molaltà...4 Percentuale n peso...4 Percentuale n volume...5 Massa per untà d volume...5 Osservazon...6 Premessa essa sulle soluzon Per defnzone, una soluzone è una mscela omogenea d due o pù sostanze, ossa un sstema costtuto da UNA sola fase, che presenta propretà chmcofsche costant n ogn punto. In generale, l solvente è l componente che è presente n maggore quanttà, mentre nvece solut sono tutt gl altr component (per parlare d soluzone c deve essere almeno 1 soluto). Una soluzone s può presentare n uno qualsas de 3 stat d aggregazone: 1. c sono le soluzon gassose, come nel caso d tutte le mscele gassose, prma tra tutte l ara che respramo; 2. c sono le soluzon solde, come ad esempo alcune leghe metallche; 3. c sono nfne le soluzon lqude, che sono le pù comun. In questa sede, c occupamo solo delle soluzon lqude, ossa d que sstem omogene n cu uno o pù solut (che possono essere gassos, lqud o sold allo stato puro) vengono dscolt n un solvente lqudo. In partcolare, samo nteressat a capre come s esprmere la composzone d una soluzone lquda.

2 Appunt d Chmca Concentrazone Quando dobbamo studare una soluzone, abbamo bsogno fondamentalmente d 2 nformazon su d essa: da un lato c serve la composzone qualtatva della soluzone, ossa c serve sapere QUALI component sono present; dall altro lato, c serve la composzone quanttatva della soluzone, ossa dobbamo conoscere la QUANTITA o concentrazone d cascun componente nella soluzone. Propro sulla concentrazone voglamo soffermarc: n partcolare, voglamo far vedere le dverse untà d msura n cu essa può essere espressa. In generale, la concentrazone d un certo componente s può esprmere n 2 categore d untà d msura: come massa del componente rapportata alla massa della soluzone (percentuale n peso, molaltà); come massa o volume del componente rapportat al volume della soluzone (percentuale n volume, frazone molare, molartà, normaltà). Frazone mollare Il concetto d frazone molare è forse pù famlare se applcato ad una mscela gassosa, ma n realtà è perfettamente applcable alle soluzon: ndcato con n l numero d mol dell -esmo componente, la sua frazone molare sarà n χ = nk k Autore: Sandro Petrzzell 2

3 La composzone delle soluzon Mollartà S defnsce molartà (o anche concentrazone molare) dell -esmo soluto l numero d mol d tale soluto dscolto n 1 ltro d soluzone. Allora, se n è l numero d mol d soluto -esmo scolto n V ltr d soluzone, la sua molartà sarà data da C n = ( mol / ltro) V Ad esempo, una soluzone 1-molare d un certo soluto n un certo solvente s ottene scoglendo 1 mole d tale soluto nel solvente e facendo n modo che l volume complessvo della soluzone sa d 1 ltro. Spesso, anzché scrvere x-molare s scrve brevemente xm, dove M sta appunto per mol/ltro. Esempo numerco Supponamo che 130g d KCN (canuro) sano dscolt n 200 cm 3 d soluzone acquosa: voglamo la molartà della soluzone. Possamo ntanto calcolarc faclmente le mol d canuro che corrspondono a 130 g con la formula n=m/m: l peso molecolare (somma de pes atomc) del canuro è M = = 65 per cu l numero d mol è n = m/m = 130/65 = 2 mol e la molartà è C = 2/0,2 = 10 mol/ltro dove rcordamo che 1 ltro = 1 dm 3 = 10 3 cm 3. Qund, la soluzone è 10-molare 3 Autore: Sandro Petrzzell

4 Appunt d Chmca Normalltà S chama normaltà (o anche concentrazone equvalente ) d un soluto n una soluzone l numero d equvalent per ltro d soluzone. Vedamo d caprc meglo. Per conoscere quant equvalent c sono n una mole d sostanza è necessaro conoscere la partcolare reazone (acdo-base o ossdo-rduzone) alla quale quella sostanza partecpa. In partcolare, per le reazon acdo-base (numer d ossdazone costant) l numero d equvalent Z e per mole d sostanza è par al numero d proton cedut o acqustat da una mole d sostanza. Invece, per le reazon d ossdo-rduzone, l numero d equvalent Z e è par al numero d elettron cedut o acqustat da una mole della sostanza. In tal modo, se n è l numero d mol d sostanza dscolta n 1 ltro d soluzone, la sua normaltà sarà data dalla seguente formula: C eq Z eqn = ( eq / ltro) V Rcordando, noltre che la molartà è par a M = n/v, possamo anche esprmere la normaltà n funzone della molartà: nfatt C = MZ ( eq / ltro) eq eq Mollalltà S chama molaltà (o anche concentrazone molale ) d un soluto n un solvente l numero d mol d soluto dscolto n 1000g d solvente. In tal modo, se n è l numero d mol del soluto -esmo scolto n m gramm d solvente, la sua molaltà sarà data da M n = 1000 ( mol / Kgsoluto) m Percentualle n peso La percentuale n peso d un soluto n una soluzone è l numero d part n peso (per esempo n g o n Kg) d soluto dscolt n 100 part n peso (sempre n g o Autore: Sandro Petrzzell 4

5 La composzone delle soluzon n Kg) d soluzone. Se m è la massa del componente -smo dscolto nella massa m s d soluzone, la sua percentuale n peso è data da %( ) peso m = 100 m s Esempo numerco Consderamo una soluzone acquosa al 3% d H 2SO 4: con questa espressone, ntendamo dre che c sono 3g d acdo solforco ogn 100 g d soluzone. Rcavamo la molaltà d questa soluzone. In 100g d soluzone, no avremo 3g d acdo ed restant 97g d acqua. La molaltà è l numero d mol d soluto dscolt n 1000g d solvente: avremo allora M = molaltà = (3*1000)/(98*97) = 0,3 dove 98 è l peso molecolare dell acdo solforco. Qund, la soluzone è 0,3-molale. Percentualle n vollume La percentuale n volume d un componente n una soluzone è par al volume del componente consderato per 100 volum complessv de component. S tratta d un modo molto raro d esprmere la composzone, n quanto, al contraro de gas, la somma de volum de sngol component non dà, ne lqud, l volume totale. Massa per untà d vollume E possble esprmere la concentrazone d un soluto come numero d gramm d soluto per ltro d soluzone oppure come gramm d soluto per 100 gramm d solvente. 5 Autore: Sandro Petrzzell

6 Appunt d Chmca Osservazon Prma d concludere,, faccamo 2 mportant osservazon: n prmo luogo, per passare dal I al II gruppo d untà d msura è necessaro conoscere la denstà ρ (=m/v) della soluzone; n secondo luogo, qualsas operazon s esegua su una soluzone, essa non muta la composzone della stessa. Ad esempo, se C è la concentrazone d un soluto e V è l volume totale occupato dalla soluzone, s ha sempre CV=m=cost, dove m è la quanttà d soluto presente nella soluzone (e che rmane costante). Autore: Sandro Petrzzell e-mal: [email protected] sto personale: Autore: Sandro Petrzzell 6