Le soluzioni e il loro comportamento

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1 2017 Le soluzioni e il loro comportamento PERCENTUALE IN peso (% p/p) PERCENTUALE IN volume (% v/v) PERCENTUALE IN peso/volume (% p/v) MOLARITA (M) moli soluto / volume soluzione MOLALITA (m) moli soluto / massa solvente FRAZIONE MOLARE (x)

2 SOLUZIONI Una soluzione è una miscela omogenea contenente particelle di dimensione atomiche o molecolari Soluto Solvente esempio Gas Gas aria Gas Liquido ossigeno in acqua Liquido Liquido etanolo e acqua * Solido Liquido NaCl e acqua * Gas Solido idrogeno in palladio Liquido Solido mercurio in oro Solido Solido leghe

3 Legge di Henry La concentrazione di un gas disciolto in un liquido, ad una data temperatura, è proporzionale alla pressione parziale del gas sulla soluzione. C gas in soluzione (mol/l) = k H x P gas k H = coefficiente di solubilità è inversamente proporzionale alla temperatura e diventa uguale a 0 alla temperatura di ebollizione del liquido. CO 2 : k = mol/atm L O 2 : k = mol/atm L H 2 : k = mol/atm L

4 Legge di Henry Ad alte pressioni l azoto e l ossigeno si sciolgono nel sangue. Tornando in superficie troppo velocemente, si può soffrire di embolia 4

5 Solubilità nel Sangue n Ad alte pressioni l azoto e l ossigeno si sciolgono nel sangue. n L ossigeno viene consumato, ma l azoto rimane nel sangue. n Camere Iperbariche

6 Solubilita dei Gas La solubilità dei gas in acqua diminuisce con l aumentare della temperatura

7 Proprietà ColligaCve Aggiungendo un soluto ad un solvente le proprietà del solvente cambiano Si definiscono proprietà colligative delle soluzioni quelle proprietà che non dipendono dalla natura chimica del soluto ma solo dalla concentrazione delle particelle di soluto presenti nel solvente. NaCl --> Na + + Cl (2 ioni) Na 2 SO 4 --> 2Na + + SO (3 ioni) Abbassamento della Pressione di Vapore Abbassamento Crioscopico Innalzamento Ebullioscopico Pressione Osmotica

8 Pressione di Vapore La pressione del gas in equilibrio con il liquido viene chiamata Pressione di Vapore 8

9 Curve di Pressione di Vapore Il liquido entra in ebollizione quando la pressione di vapore e uguale alla pressione esterna Il Punto di Ebollizione aumenta all aumentare della pressione. 9

10 Pressione di Vapore e VolaClità Le sostanze volacli evaporano più rapidamente Piu alta la temperatura, piu veloce l evaporazione La VolaClità di una sostanza è correlata alle forze intermolecolari. Più deboli sono le forze intermolecolari, più veloce l evaporazione. 0 o C 20 o C 30 o C Dietiletere Press. Vap (torr) Etanolo Acqua

11 Pentola a Pressione Denis Papin nel 1682 inventa la Pentola a Pressione, completa di valvola di sfogo. In una normale pentola, la temperatura dell acqua non supera mai i 100 C. Nella pentola chiusa ermeticamente, l acqua evapora aumentando la pressione di vapore. La temperatura dell acqua raggiunge i 120 C e 2 Atm. 11

12 L EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPORE Aggiungendo un soluto ad un solvente, le proprietà del solvente si modificano. Liquido puro A parità di temperatura, la Pressione di Vapore del solvente in una soluzione (Psolv) è inferiore alla pressione di vapore riscontrabile nel liquido puro (P solv). (P solv) Soluzione (Psolv)

13 Variazione della Pressione di Vapore nelle Soluzioni

14 LEGGE di RAOULT La pressione di vapore del solvente presente nella soluzione è uguale alla pressione di vapore del solvente puro moltiplicata la sua frazione molare. P solvente = X solvente x P o solvente puro frazione molare del solvente nella soluzione (<1)

15 Variazione del Punto di Congelamento Acqua pura Soluzione glicol etilenico/acqua Il soluto, rende più difficile costruire il reticolo cristallino solido, e quindi diminuisce il punto di fusione Il punto di congelamento di una soluzione è INFERIORE a quello del solvente puro. Abbassamento del Punto di Fusione: T PF = K PF m

16 Osmosi Membrana semipermeabile Una membrana semipermeabile permette il passaggio del solvente ma non del soluto

17 Osmosi L osmosi è il passaggio spontaneo di un solvente puro verso una soluzione, separata da una membrana semipermeabile Il solvente passa dalla soluzione meno concentrata a quella piu concentrata 4% NaCl 10% NaCl H 2 O 7% NaCl 7 % NaCl H 2 O Membrana Semipermeabile Equilibrio

18 Pressione OsmoCca La pressione osmocca è quella pressione che, aggiunta a quella atmosferica è necessaria per impedire il passaggio del solvente airaverso la membrana semipermeabile La pressione osmocca si indica con Π, i è il coefficiente di van t Hoff = i crt (c è la concentrazione della soluzione in mol/l) Composto Valore di i glicol 1 NaCl 2 CaCl 2 3

19 Pressione OsmoCca e Sangue Le parec cellulari sono membrane semipermeabili La pressione osmocca non può cambiare, altrimenc le cellule vengono danneggiate Il flusso di acqua da un globulo rosso verso l ambiente deve essere all equilibrio n Una soluzione isotonica ha la stessa pressione osmotica delle cellule del sangue 5% glucosio e 0.9% NaCl 19

20 Osmosi e Globuli Rossi Soluzione Isotonica I Globuli Rossi hanno la stessa concentrazione del liquido circostante Soluzione Ipertonica la concentrazione esterna e piu alta Raggrinzimento Soluzione Ipotonica la concentrazione esterna e piu bassa Emolisi 20

21 Solubilità dei composti ionici Alcuni sali hanno una entalpia di soluzione negacva e quindi diminuiscono la loro solubilità all aumentare della temperatura.

22 72 pg 652 L acqua a 25 C ha una densità di 0,997 g/ml. Calcolare la molarità e la molalità a questa temperatura. Considerazioni: 1 L di acqua pesa 997 g e contiene (997 g / 18 g/mol) moli. Quindi M = 55,3 mol /L Dalla definizione di molalità m = mol soluto / massa solv. (kg) Si ha: m = 55,3 mol / 0,997 kg = 55,5

23 48 pg 651 Calcolare la pressione osmotica di una soluzione 0,0120 M di NaCl in acqua a 0 C. Assumere che il coefficiente di van t Hoff, i, per questa soluzione, sia 1,94 Scriviamo la relazione che lega la pressione osmotica alla concentrazione della soluzione = i C R T i C = conc. ioni soluz. = 1,94 x 0,0120 M x 0,082 x 273,1 K = 0,522 atm FINE