Calcoli stechiometrici in soluzione (Cap. 12)

Documenti analoghi
Esploriamo la chimica

1. Perché le sostanze si sciolgono?

SOLUZIONI E CONCENTRAZIONE

Capitolo 14 Le proprietà delle soluzioni

Valitutti, Falasca, Tifi, Gentile. Chimica. concetti e modelli.blu

Soluzioni. Miscele: (gas in gas) Leghe: (solidi in solidi) Soluzioni p.d: (solventi liquidi)

1. Perché le sostanze si sciolgono 2. Soluzioni acquose ed elettroliti 3. La concentrazione delle soluzioni 4. L effetto del soluto sul solvente: le

LEZIONE 4. Le soluzioni

Lezione 4. Le soluzioni Acidi e Basi Reazioni Chimiche La Concentrazione delle Soluzioni

Una miscela ha composizione variabile. Se le proprietà di una miscela nonsono uniformi (fasi diverse), la miscela è eterogenea.

Chimica A.A. 2017/2018

Prodotto di solubilità ed Effetto dello ione comune

Esperienza n. 1 PREVISIONE E RICONOSCIMENTO DI ALCUNE REAZIONI DI METATESI.

LE SOLUZIONI Soluzione: sistema omogeneo di due o più componenti

Rapporto tra soluto e solvente o soluzione

Chimica Generale. Reazioni Chimiche. Reazioni Chimiche

LA FORMAZIONE DELLE SOLUZIONI.

Analizziamo i casi più frequenti. Acido forte Base forte Acido debole Base debole Idrolisi Tampone

Equilibri in soluzione acquosa unità 1, modulo G del libro

ESERCIZI sulle SOLUZIONI

Concentrazione delle Soluzioni

Le soluzioni possono esistere in ognuno dei tre stati della materia: gas, liquido o solido.

Soluzioni e Concentrazione

La Vita è una Reazione Chimica

Reazioni in Soluzioni Acquose. Capitolo 4

Prova scritta CTF del 20- Gen NO 2

Corso di Chimica e Propedeutica Biochimica Reazioni in soluzione acquosa

EQUILIBRI DI SOLUBILITA

24. PRECIPITAZIONE Prodotto di solubilità (K s )

Le soluzioni. Soluzione = miscela omogenea di due o più specie chimiche

Acidi Basi e Sali. ChimicaGenerale_lezione19 1

Si definisce soluzione un sistema omogeneo (costituito da una sola fase) con più di un componente

Rapporto tra soluto e solvente o soluzione

Classificazione chimica della materia

Concentrazione delle Soluzioni

Scienziati in Erba Chimica

CONCENTRAZIONE CHIMICA

Esame (0) - solubilità dei composti e reaz - Codice Prova:

ESERCIZI ESERCIZI. del componente i-esimo di un miscela è definita come: a. χ i. 1) La frazione molare χ i. /n t b. χ i. = n i. /m t c. χ i. /V d.

Olimpiadi di Chimica

dispersioni omogenee di due o più specie chimiche l una nell altra

LICEO SCIENTIFICO STATALE Nicola Sensale NOCERA INFERIORE (SA)

-SOLUZIONE- In una soluzione liquida si possono distinguere un solvente (il componente liquido più abbondante) e uno o più soluti.

1. Calcolare il peso equivalente di ognuno dei seguenti acidi e basi, assumendo la neutralizzazione completa: H 2 SO 3, H 3 PO 4, LiOH, Zn(OH) 2.

La Vita è una Reazione Chimica

L equilibrio dell acqua

L ANALISI CHIMICA 2 SOSTANZA INCOGNITA. Analisi degli anioni e dei cationi. Riconoscimento della sostanza

Soluzioni e Concentrazione (cap. 4)

Prodotto di Solubilità

SOLUBILITA EQUILIBRI ETEROGENEI

Soluzioni unità 3, modulo D del libro

LE SOLUZIONI. Una soluzione è un sistema omogeneo costituito da almeno due componenti

ossidazione/riduzione, ossidante/riducente

Le soluzioni possono esistere in ognuno dei tre stati della materia: gas, liquido o solido.

ESERCIZI DI RIEPILOGO GENERALE

ossidazione/riduzione, ossidante/riducente

CCS Biologia CCS Scienze Geologiche

Rapporto tra soluto e solvente o soluzione

Unità di misura. ChimicaGenerale_lezione15 2

Stechiometria delle soluzioni

ESERCIZI SU. le soluzioni e la loro composizione

Bagatti, Corradi, Desco, Ropa. Chimica. seconda edizione

Soluti in acqua. Elettroliti. Non elettroliti

STECHIOMETRIA. Scopo: prevedere la quantità di un certo prodotto che si forma a partire da determinate quantità di reagenti

Solubilità. Il fatto che un composto sia un elettrolita forte (cioè si dissoci completamente in acqua) non deve essere confuso con la sua solubilità.

Esercizi - A.A. 2017/2018

9065X Chimica. Modello esame svolto. Esempio di compito scritto di Chimica. Politecnico di Torino CeTeM

L EQUILIBRIO CHIMICO

Prodotto di solubilità (Kps)

Corso di laurea in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche Corso di Chimica Generale e Inorganica CH 3

3. Le Reazioni Chimiche

PRINCIPALI CLASSI DI COMPOSTI INORGANICI

PRINCIPALI CLASSI DI COMPOSTI INORGANICI

Le soluzioni. A cura della Prof. ssa Barone Antonina

Miscela omogenea monofasica i cui costituenti non è possibile separare meccanicamente

Esame (0) classei - Codice Prova:

Prima parte dell esame di CHIMICA GENERALE ED INORGANICA CORSO DI LAUREA IN SCIENZE BIOLOGICHE (L-Z) (ELABORATO SIMBOLICO-NUMERICO)

LA MOLE. Si definisce MOLE una quantita di sostanza di un sistema che contiene tante entita elementari quanti sono gli atomi (NA) in 12g di C 12

OGRAMMA DI CHIMICA 2016

Esercizi Concentrazioni e diluizioni

EQUAZIONI CHIMICHE E LORO BILANCIAMENTO

H 2 O 2 (aq) 2e - + O 2 (g) H + (aq) MnO 2 (s) +2e H + (aq Mn 2+ (aq) +2 H 2 O (l).

Avvisi. Totale: 14 CFU. Il voto finale sarà la media pesata fra: 1. Voto di Chimica Generale ed Inorganica (6/14) 2. Voto di Chimica Organica (8/14)

Le soluzioni. possono essere. solide (leghe) liquide aeriformi

L Atomo Nucleare. Rutherford protoni James Chadwick neutroni 1932

SOLUZIONI MISCELE FISICAMENTE OMOGENEE SOLIDE, LIQUIDE, GASSOSE

Esame di Chimica Generale 21 Febbraio 2012

Un elemento è una sostanza pura che non può essere divisa in sostanze più semplici. Le sue molecole sono tutte uguali.

Reazioni in soluzione acquosa

Corso di Studi di Fisica Corso di Chimica

SOLUZIONI ACQUOSE. Soluzioni di elettroliti

MATERIALE DA PORTARE IN LABORATORIO

Bagatti, Corradi, Desco, Ropa. Chimica. seconda edizione

Esercizi sui Bilanci di Massa

HCl è un acido NaOH è una base. HCl H + + Clˉ NaOH Na + + OHˉ. Una reazione acido-base di Arrhenius forma acqua e un sale. HCl + NaOH H 2 O + NaCl

COMPITO A DI CHIMICA DEL

EQUILIBRI DI SOLUBILITA

Transcript:

Calcoli stechiometrici in soluzione (Cap. 12) Le soluzioni Molarità Gli elettroliti Reazioni in soluzione Reazioni di precipitazione Titolazioni acido-base

Le soluzioni Una soluzione è una miscela omogenea fino al livello molecolare. Le specie in soluzione sono disperse in modo uniforme l una nell altra. I componenti di una soluzione sono le sostanze pure che sono state mescolate per formare la soluzione. Il tipo di soluzione più comune è un solido disciolto in un liquido. Il solido che si scioglie è detto soluto, mentre il liquido in cui si scioglie è detto solvente.

Compo nente 1 Compo nente 2 Tipi di soluzioni Soluzione risultante Esempi gas gas gas Aria, miscela gassosa benzina-aria nel carburatore dell automobile gas liquido liquido Ossigeno in acqua, diossido di carbonio nelle bevande gassate gas solido solido Idrogeno in palladio o platino liquido liquido liquido Acqua e alcool liquido solido solido Mercurio in oro e argento solido liquido liquido Cloruro di sodio in acqua solido solido solido Leghe metalliche Aria: 78% N 2, 21% O 2, piccole quantità di Ar (g), H 2 O(g), CO 2 (g)

Nella formazione di una soluzione le molecole di solvente circondano le molecole di soluto. Tale fenomeno è chiamato solvatazione ed è dovuto alle attrazioni che si esercitano fra solvente e soluto. Quando il solvente è l acqua la solvatazione prende il nome di idratazione. Es. Dissoluzione di NaCl(s) in acqua: gli ioni in soluzione acquosa sono circondati da un guscio di molecole d acqua legate ma non fisse. Gi ioni sono solvatati.

Soluzione satura e solubilità Solubilità: concentrazione di soluto in equilibrio con il soluto indisciolto in una soluzione satura (massima quantità di soluto che può essere sciolta in una soluzione satura ad una certa temperatura). La solubilità è generalmente espressa in grammi di soluto per 100 g di solvente (es. NaCl(s) 36 g in 100 g di H 2 O a 20 C). Soluzione satura: soluzione stabile in cui è stata sciolta la massima quantità di soluto. Dipendenza della solubilità dalla temperatura: la solubilità di quasi tutti i sali aumenta all aumentare della temperatura.

Regole di solubilità dei composti ionici 1) La maggior parte dei sali dei metalli alcalini e dello ione ammonio sono solubili. 2) La maggior parte dei nitrati, acetati e perclorati sono solubili. 3) La maggior parte dei sali d argento, di piombo e di mercurio(i) sono insolubili. 4) La maggior parte dei cloruri, bromuri e ioduri sono solubili. 5) La maggior parte dei carbonati, cromati, solfuri, ossidi, fosfati e idrossidi sono insolubili eccetto gli idrossidi di Ba 2+, Ca 2+ e Sr 2+ che sono debolmente solubili. 6) La maggior parte dei solfati sono solubili, eccetto i solfati di calcio e di bario, che sono insolubili.

Unità di misura della concentrazione: MOLARITA La concentrazione del soluto in una soluzione indica la quantità di soluto disciolto in una data quantità di solvente o in una data quantità di soluzione. Un metodo comune di esprimere la concentrazione è la molarità, M. La molarità è definita come il numero di moli di soluto per litro di soluzione: molarità = moli di soluto/litri di soluzione M = molarità M = n/v (mol L -1 ) n = numero di moli di soluto disciolte nella soluzione V = volume totale della soluzione in litri

Percentuale in peso (o percentuale in massa) = numero di grammi di soluto in 100 g di soluzione. Nota la % in peso e la densità di una soluzione si può determinare la molarità.

Procedimento usato per preparare un litro di soluzione di K 2 Cr 2 O 7 (aq) 0,100 M: a) Si pesano 0,100 mol di K 2 Cr 2 O 7 (s) (29,42 g) e b) si versano in un matraccio o pallone tarato da un litro che è riempito solo in parte di acqua. c) Il K 2 Cr 2 O 7 (s) si scioglie e si aggiunge altra acqua per portare il volume finale alla tacca di un litro sul matraccio ( portare a volume ).

Diluizione di una soluzione Il numero di moli di soluto non cambia nella diluizione con solvente: numero di moli di soluto prima della diluizione = n 1 = M 1 V 1 numero di moli di soluto dopo la diluizione = n 2 = M 2 V 2 ma n 1 = n 2 e quindi M 1 V 1 = M 2 V 2 Quando diluiamo una soluzione il volume di solvente aumenta ma il numero di moli di soluto rimane lo stesso.

Formazione di soluzioni I composti molecolari formano soluzioni per dispersione nell acqua delle molecole elettricamente neutre; l acqua rompe i deboli legami intermolecolari. Queste soluzioni non conducono elettricità. (es. Saccarosio (zucchero da tavola) in acqua. I composti polari (come gli acidi) in acqua si ionizzano: le molecole dipolari dell acqua spezzano i legami covalenti polari della molecola con conseguente formazione di ioni. Queste soluzioni conducono elettricità. Es. HCl in acqua I composti ionici in acqua si dissociano, ovvero liberano ioni: le molecole d acqua separano gli ioni di carica opposta già presenti nel composto. Questo processo viene chiamato dissociazione. Queste soluzioni conducono elettricità. Es. NaCl in acqua

Elettroliti e non elettroliti I composti le cui soluzioni acquose conducono la corrente elettrica sono chiamate elettroliti. Tutti i composti ionici solubili in acqua sono elettroliti. I composti le cui soluzioni acquose non conducono la corrente elettrica, sono chiamati non elettroliti. Le particelle di soluto presenti in queste soluzioni acquose sono molecole, non ioni. La maggior parte dei composti molecolari che si sciolgono in acqua sono non elettroliti. Le sostanze le cui soluzioni sono buoni conduttori di corrente elettrica a causa della presenza di ioni, sono elettroliti forti (si dissociano completamente in ioni). Le sostanze le cui soluzioni acquose sono cattivi conduttori di corrente elettrica sono elettroliti deboli (si dissociano parzialmente in ioni).

Soluzioni di elettroliti Una soluzione acquosa di NaCl(s) conduce la corrente elettrica. La migrazione degli ioni costituisce una corrente elettrica che attraversa la soluzione.

Regole per stabilire se una sostanza è un elettrolita forte, un elettrolita debole, un non elettrolita: 1) Gli acidi HCl(aq), HBr(aq), HI(aq), HNO 3 (aq), H 2 SO 4 (aq) e HClO 4 (aq) sono elettroliti forti. Gli altri acidi sono elettroliti deboli. 2) Gli idrossidi solubili dei metalli dei gruppi 1 e 2 sono elettroliti forti. Quasi tutte le altre basi sono elettroliti deboli. 3) Quasi tutti i sali solubili in soluzione acquosa sono elettroliti forti. 4) Gli alogenuri e i cianuri dei metalli pesanti (es. mercurio e piombo) sono elettroliti deboli. 5) Quasi tutti i composti organici (costituiti da C, H ed eventualmente altri atomi) sono non elettroliti. Fanno eccezione gli acidi e le basi organiche che sono di solito elettroliti deboli.

CaCl 2 (s) è un elettrolita forte e quando viene sciolto in acqua si dissocia completamente in uno ione Ca 2+ (aq) e due ioni Cl - (aq).

Grado di dissociazione La grandezza che indica quanto un composto si dissocia in ioni in soluzione si chiama grado di dissociazione (α). Il grado di dissociazione α è uguale al rapporto tra il numero di moli dissociate (n d ) e il numero di moli totale inizialmente presente (n t ): α = n d /n t Il grado di dissociazione si misura determinando la conducibilità (o conduttività) elettrica della soluzione. Ad una certa concentrazione di sale maggiore è il grado di dissociazione, più ioni ci saranno in soluzione, e maggiore sarà la conducibilità elettrica. Definiamo la conducibilità molare la conducibilità elettrica della soluzione per mole del composto disciolto.

Conducibilità molari di elettroliti forti e deboli (25 C, soluzioni acquose 0,10 M) Composto Conducibilità molare (ohm -1 cm 2 mol -1 ) Elettroliti forti HCl(aq) 391 KCl(aq) 129 NaOH(aq) 221 AgNO 3 (aq) 109 BaCl 2 (aq) 210 NaCH 3 COO(aq) 73 Elettroliti deboli CH 3 COOH(aq) 5,2 NH 3 (aq) 3,5 HgCl 2 (aq) 2

Uso della molarità nei calcoli stechiometrici su reazioni che avvengono in soluzione Reazione dello zinco metallico con una soluzione acquosa di acido cloridrico. Le bollicine sono dovute all idrogeno gassoso che si libera dalla soluzione. (Esempio 12.6).

Uso della molarità nei calcoli stechiometrici su reazioni di precipitazione (doppia sostituzione) Aggiungendo Hg 2 (NO 3 ) 2 (aq) a KI(aq) si forma un precipitato di ioduro di mercurio(i), Hg 2 I 2 (s). Aggiungendo AgNO 3 (aq) a Na 2 CrO 4 (aq) si forma un precipitato di cromato di argento, Ag 2 CrO 4 (s).

Esercizio 12.8 Quando si mescolano due soluzioni incolori di nitrato di cadmio(ii), Cd(NO 3 ) 2 (aq), e solfuro di sodio, Na 2 S(aq), si forma un precipitato giallo arancio.

Titolazione La determinazione della concentrazione di una soluzione di un acido di una base può essere effettuata mediante la tecnica di titolazione, che consiste nell aggiunta di un volume misurato con precisione di una soluzione a concentrazione nota, ad un volume misurato con precisione della soluzione a concentrazione ignota. Le soluzioni sono scelte in modo da reagire completamente, ed il completamento della reazione è segnalato dalla variazione improvvisa di qualche proprietà fisica, per esempio il colore di un composto che è stato aggiunto in piccole quantità alla miscela di reazione (indicatore). Es. reazione di neutralizzazione

Titolazione Apparecchiatura per un esperimento di titolazione Il volume in una buretta (apparecchio di vetreria di precisione) deve essere letto in corrispondenza del fondo del menisco (curva formata dal liquido e dovuta all adesione della soluzione al vetro). Una buretta da 50 ml ha una precisione di ±0,02 ml).

Dai dati di titolazione si può calcolare il peso molecolare di un acido incognito. Esempio 12.10 ed Esercizio 12.10 Esempio 12.11 e Esercizio 12.11: esercizi di ricapitolazione

Molti carbonati di vari metalli reagiscono con acidi diluiti producendo diossido di carbonio CO 2 (g), come uno dei prodotti. Nella figura un guscio d uovo principalmente costituito da carbonato di calcio, CaCO 3 (s), in acido cloridrico diluito, HCl(aq). Le bollicine sulla superficie dei pezzi di guscio sono CO 2 (g) che non è molto solubile in acqua. Esercizio 12.11