Sommario della lezione 18. Proprietà colligative

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1 Sommario della lezione 18 Proprietà colligative

2 Interazioni soluto-solvente

3 Interazioni soluto-solvente La solubilità di un soluto in un particolare solvente dipende da: la natura delle particelle di solvente e soluto e le loro interazioni; la temperatura alla quale si prepara la soluzione; la pressione di un soluto gassoso.

4 Due forze, entrambe di natura elettrica determinano il grado di solubilizzazione di un solido ionico in acqua: 2) la forza di attrazione tra ioni con cariche opposte. 1) la forza di attrazione tra le molecole di H 2 O e gli ioni; Tendono a mantenerli allo stato solido. Se predominano la solubilità in acqua è molto bassa. Tendono a portare il solido in soluzione. Se predominano il composto è molto solubile in acqua.

5 NaCl(s) Na + (aq) + Cl - (aq) CRISTALLO IONICO IONI SOLVATATI (IDRATI)

6 CH 3 OH(l) CH 3 OH(aq) Alcool metilico (metanolo), CH 3 OH H + C O -

7 Interazioni soluto-solvente Due sostanze che hanno forze intermolecolari di tipo simile e di entità paragonabile sono probabilmente molto solubili l una nell altra. Dei pochi composti organici che si sciolgono facilmente in acqua, la maggior parte contiene gruppi OH. (Non è vero il contrario!)

8 All aumentare della massa molare il gruppo polare OH rappresenta una porzione sempre più piccola della molecola e la porzione idrocarburica non polare diventa più grande. insolubile solubile

9 Effetto della temperatura sulla solubilità Un aumento della temperatura produce sempre lo spostamento dell equilibrio così da favorire un processo endotermico. Sale solido in acqua: NaNO 3 (s) Na + (aq) + NO 3- (aq) La dissoluzione di un solido in un liquido è, di solito, un processo endotermico le solubilità di NaNO 3 e della maggior parte dei solidi aumentano con la temperatura.

10 Effetto della temperatura sulla solubilità Un aumento della temperatura produce sempre lo spostamento dell equilibrio così da favorire un processo endotermico Gas in acqua: O 2 (g) O 2 (aq) La dissoluzione di un gas in un liquido è, invece, un processo esotermico. Dunque all aumentare della temperatura è favorito il processo inverso.

11 Effetto della pressione sulla solubilità sistemi gas-liquido A basse pressioni la solubilità di un gas in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione del gas: C g = k P g dove P g è la pressione parziale del gas sulla soluzione e C g la sua concentrazione nella soluzione. k è una costante caratteristica del sistema studiato. Legge di Henry

12 Proprietà colligative dei non elettroliti Abbassamento della tensione di vapore Innalzamento del punto di ebollizione Abbassamento del punto di congelamento Pressione osmotica Queste proprietà delle soluzioni dipendono principalmente dal numero di particelle di soluto piuttosto che dalla loro natura.

13 Abbassamento della tensione di vapore

14 A + B soluzione di A e B H = 0 (soluzione ideale) G < 0 (sempre) Legge di Raoult: La pressione di vapore di un componente è proporzionale alla frazione delle sue molecole. François-Marie Raoult ( ) P A = P A 0 X A P B = P B 0 X B

15 P A = P A 0 X A P A PB P B = P B 0 X B X A + X B = 1 P A 0 P tot P B 0 P B P A 1 X 0 A 0 X B 1

16 pressione Temperatura di congelamento della soluzione 1,00 atm LIQUIDO soluzione SOLIDO GAS Temperatura di ebollizione della soluzione 0 C 100 C temperatura

17 Innalzamento del punto di ebollizione e abbassamento del punto di congelamento Una soluzione contenente un soluto non volatile bolle ad una temperatura superiore al punto di ebollizione del solvente. Una soluzione contenente un soluto non volatile congela ad una temperatura inferiore al punto di congelamento del solvente.

18 Le due proprietà sono una conseguenza diretta dell abbassamento della tensione di vapore del solvente in presenza di un soluto. Il punto di congelamento della soluzione è la temperatura alla quale il solvente in soluzione ha la stessa tensione di vapore del solvente puro solido. E il solvente puro che si separa quando la soluzione congela.

19 Innalzamento del punto di ebollizione T b = k b m Abbassamento del punto di congelamento T f = k f m dove m è la molalità e k b e k f sono dette rispettivamente costante molale del punto di ebollizione e costante molale del punto di congelamento. Dipendono solo dalla natura del solvente.

20 Proprietà delle soluzioni ideali: abbassamento della pressione parziale di vapore innalzamento della temperatura di ebollizione P i = P i X i T eb = k eb m i abbassamento della temperatura di congelamento T cr = - k cr m i k eb k cr Benzene C 6 H 6 2,53 4,9 Etere dietilico C 4 H 10 O 2,02 1,8 Alcool etilico C 2 H 6 O 1,22 1,9 Acqua H 2 O 0,512 1,86

21 membrana semipermeabile (fa passare solo il solvente) solvente con soluto A B solvente puro Pressione osmotica = flusso di solvente (osmosi) pressione che occorre esercitare su A per bloccare il flusso osmotico

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23 Legge di van t Hoff = pressione osmotica V = n RT da cui: Jacobus Henricus van 't Hoff Rotterdam (1852) - Steglitz (1911) Premio Nobel per la Chimica 1901 = RT c (c = molarità) c= concentrazione specie in soluzione

24 Proprietà colligative: abbassamento della pressione parziale di vapore innalzamento della temperatura di ebollizione P i = P i X i T eb = k eb m i abbassamento della temperatura di congelamento T cr = - k cr m i pressione osmotica = RT M i

25 Esercizi proprietà colligative

26 Una soluzione formata da 1.00 g di idrocarburo e da 50.0 g di etanolo bolle a C. calcolare il peso molecolare dell idrocarburo sapendo che la temperatura di ebollizione dell etanolo è C e che la Keb dell etanolo è 1.22.

27 L innalzamento ebulloscopico di una soluzione contenente 1.65g di un idrocarburo volatile di formula minima C 2 H 3 in 25g di benzene è di 1.03 C. Qual è la formula molecolare dell idrocarburo, sapendo che Keb = 2.53 C kg mol -1