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Le soluzioni. Sistema omogeneo costituito da almeno due componenti Il componente maggioritario e solitamente chiamato solvente I componenti in quantita.

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Presentazione sul tema: "Le soluzioni. Sistema omogeneo costituito da almeno due componenti Il componente maggioritario e solitamente chiamato solvente I componenti in quantita."— Transcript della presentazione:

1 Le soluzioni

2 Sistema omogeneo costituito da almeno due componenti Il componente maggioritario e solitamente chiamato solvente I componenti in quantita minore sono chiamati soluti

3 La concentrazione Per caratterizzare una soluzione occorre specificare, oltre alla natura dei componenti, anche le loro quantità relative. La concentrazione può essere espressa in vari modi Molarita (M) = moli di soluto/ 1 litro di soluzione Molalita (m) = moli di soluto / 1 kg di solvente Frazione molare (x 1 ) = n 1 /(n 1 +n 2 ) Normalità (N) = n eq / 1 litro di soluzione Massa percentuale = le parti di soluto (in massa) presenti in 100 parti di soluzione

4 Si calcolano le moli di soluto necessarie: n = (0.100 mol dm -3 x 1.00 dm 3) = mol di NaOH dalle moli si determinano i grammi corrispondenti mol x 40.0 g mol -1 = 4.00 g Calcolare quanti grammi di NaOH sono necessari per preparare 1.00 dm 3 di una soluzione 0,100 M di NaOH.

5 La densita di una soluzione di H 2 SO 4 al 96.4% e g cm -3. Calcolare il volume della soluzione che contiene discolta 1.0 mol dellacido. 1 dm 3 di soluzione ha massa pari a : 1000 cm 3 x 1.835g cm -3 = 1835 g H 2 SO 4 costituisce il 96.4% di questa massa, si calcolano quindi i corrispondenti grammi: 1835 g x = 1769 g di H 2 SO 4 corrispondenti a: 1769 g / g mol -1 = 18.0 mol di H 2 SO 4 Si calcola, quindi, il volume di soluzione contenente tali moli: 18.0 mol : 1 dm 3 = 1.0 mol : x x = 5.55 x dm 3

6 Calcolare la massa di nitrato di potassio che deve essere aggiunta a 250 g di acqua per preparare una soluzione m di KNO 3. Una soluzione m significa che ci sono mol di soluto in 1 kg di solvente Quindi ci occorrono: mol /1 kg x kg = mol di KNO mol x g/mol = 5.06 g KNO 3

7 Calcolare la concentrazione di una soluzione di NaCl ottenuta per diluizione di 100 ml di NaCl 0,100 M in 250 ml di H 2 O Le moli di NaCl sono: (O,1 l x 0,100 M) = 0,010 n (moli). Considerando che i volumi sono additivi: (0,1 l + 0,250 l) = 0,350 l M (dopo l aggiunta di 250 ml di H 2 O) = 0,010 moli / 0,350 l = 0,028 M

8 Calcolare la concentrazione di una soluzione di NaCl ottenuta per mescolamento di 100 ml di NaCl 0,200 M con 50 ml di NaCl 0,100 M. Moli della prima soluzione (n 1 ) = (0,1 l x 0,2 M) = 0,02 moli Moli della seconda soluzione (n 2 ) = (0,05 l x 0,1 M) = 0,005 moli moli totali = (n 1 + n 2 ) = (0,02 + 0,005) = 0,025 moli Volume totale = (V 1 + V 2 ) = (0, ,05) l = 0,150 l Molarità della soluzione finale = moli totali / Volume totale = 0,025 moli / 0,150 l = 0,167 M

9 A 1 litro di una soluzione acquosa di HCl al 37,5% (d=1,185 g/ml) sono aggiunti 0,50 litri di una soluzione di HCl al 7,5% (d=1,035 g/ml), calcolare la concentrazione della soluzione finale. Bisogna calcolare le moli di HCl nella prima e nella seconda soluzione per poi sommarle; addizionare i volumi impiegati ed infine fare il rapporto per calcolare la molarità della soluzione finale. Peso di 1000 ml della prima soluzione = (1,185 x 1000) g = 1185 g Grammi di HCl nella prima soluzione = (37,5 x 1185 ) / 100 g = 442 g n 1 = 442 g / 36,45 (peso molecolare di HCl) = 12,13 n 1 (moli di HCl 1 a soluzione) Peso dei 500 ml della seconda soluzione = (500 x 1,035) g = 517,5 g Grammi di HCl nella seconda soluzione = (7,5 x 517,5) / 100 g = 38,81 g n 2 = 38,81 g / 36,45 u.m.a. = 1,06 n 2 (moli di HCl 2 a soluzione) n t = (12,13 + 1,06) n = 13,19 moli totali Volume totale = ( V 1 + V 2 ) = (1 + 0,5) l = 1,5 l Molarità della soluzione finale: moli totali / volume totale = 13,19 n / 1,5 l = 8,79 M

10 L acido nitrico concentrato ha una percentuale in peso del 69% in HNO 3 (d=1,41 g/ml) a 20°C. Quale volume e quale massa di acido nitrico concentrato sono necessari per preparare 100 ml di HNO 3 6 M 1. Bisogna prima calcolare la molarità di questa soluzione e quindi si passa a calcolare il volume da prelevare per avere 100 ml di una soluzione 6 M 1. Moltiplicando le moli di HNO 3 contenute in questo volume per il peso molecolare, si otterrà la massa di HNO ml di questa soluzione pesano: (1000 x 1,41) g = 1410 g Il 69% di 1410 g = (69 x 1410 / 100) g = 972,9 g di HNO 3 Moli di HNO 3 = (979,2 g / 63 u.m.a.) = 15,44 moli (che è anche la molarità della soluzione M) n (moli contenute in 100 ml 6 M 1 ) = (0,1l x 6 M) = 0,6 moli Da M = n / V, V = n / M = (0,6 moli / 15,44 M) = 38,86 ml (volume da prelevare) Grammi HNO 3 = (moli x peso molecolare) = (0,6 x 63 u.m.a.) = 37,8 g

11 La concentrazione di una soluzione di HCl commercialmente disponibile è 37% in peso di HCl (d=1,17 g/ml). Calcolare la molarità e la frazione molare di soluto ml pesano: (1000 ml x 1,17 g/ml) = 1170 g Il 37% corrisponde a: (1170 g x 37 / 100) = 432,9 g di HCl Moli di HCl = (peso in grammi / peso molecolare) = (432,9 g / 36,45 u.m.a.) = 11,88 moli (che è anche la molaritàà della soluzione) Per calcolare la frazione molare di soluto è necessario calcolare le moli di H 2 O presenti in soluzione. Grammi di H 2 O = (g soluzione - g soluto) = ( ,9)g = 737,1 g Moli di H 2 O = (g H 2 O / peso molecolare) = (737,1g / 18 u.m.a.) = 40,95 moli Moli totali = (moli HCl + moli H 2 O) = (11, ,95) = 52,83 moli X HCl = moli HCl / moli totali = (11,88 / 52,83) = 0,225

12 La concentrazione della soluzione di acido nitrico commercialmente disponibile è 15,5 M (d=1,390 g/ml). Calcolare la composizione espressa in % in peso di HNO ml di questa soluzione pesano = (1000 ml x 1,390 g/ml) = 1390 g Grammi di HNO 3 = (moli x peso molecolare) = (15,5 n x 63 u.m.a.) = 976,5 g % HNO 3 = peso HNO 3 / peso totale soluzione = (976,5 / 1390) g = 70,25%

13 Calcolare la frazione molare di CO in una miscela di CO e CO 2 contenente il 30% in massa di C. Il 30% in massa vuol dire che su 100 grammi di questa miscela 30 grammi sono rappresentati dal carbonio. Indicando con x le moli di carbonio in CO e con y le moli di carbonio in CO 2, si avrà 12 x (g di C in CO) + 12 y (g di C in CO 2 ) = 30 grammi di carbonio nella miscela x sono anche le moli di CO e y le moli di CO 2 per cui: 28 x (g di CO) + 44 y (g di CO 2 ) = 100 g Risolvendo il sistema: x = 0,625 (moli di CO); y = 1,875 (moli di CO 2 ) Moli totali = (0, ,875) = 2,5 X CO = 0,625/2,5 = 0,25

14 Determinare il volume di una soluzione di HNO 3 al 15% in massa (d=1,05g/ml) che si può ottenere diluendo con acqua 30 ml al 54% in massa (d=1,28g/ml). Determinare inoltre la molalità delle due soluzioni ml della prima soluzione pesano: (1000 ml x 1,05 g/ml) = 1050 g Il 15% corrisponde a: (15 x 1050/100) g = 157,5 g n 1 = (grammi /peso molecolare di HNO 3 ) = (157,5 g / 63 u.m.a.) = 2,5 n 1 (che è anche la molarità M 1 della soluzione) 1000 ml della seconda soluzione pesano: (1000 ml x 1,28 g/ml) = 1280 g Il 54% corrisponde a: (54 x 1280 / 100) g = 691,2 g n 2 = (grammi / peso molecolare di HNO 3 ) = (691,2 g / 63 u.m.a.) = 10,97 n 2 (che è anche la molarità M 2 della seconda soluzione) V 1 x M 1 = V 2 x M 2 ; V 1 = V 2 x M 2 / M 1 = (30 ml x 10,97 M 2 ) / 2,5 M 1 = 131,64 V 1 Bisogna prelevare 30 ml della soluzione 10,97 M e portarla a 131,64 ml con H 2 O per avere una soluzione 2,5 M. Grammi di H 2 O nella 1 a soluzione: (1050 g - 157,5 g) = 892,5 g = 0,8925 Kg m 1 = (n 1 / Kg di H 2 O) = (2,5 n soluto/0,8925 Kg H 2 O) = 2,8 molale Grammi di H 2 O nella 2 a soluzione = (1280 g - 691,2 g) = 588,8 g = 0,5888 Kg m 2 = (n 2 / Kg di H 2 O) = (10,97 n soluto/0,5888 Kg H 2 O) = 18,63 molale

15 La densità del benzene (C 6 H 6 ) a 20°C è pari a 878,65 Kg/m 3. Calcolare il volume molare ed il volume mediamente occupato da ciascuna molecola. 1 l di benzene pesa 878,65 g. Giacché una mole pesa 78 u.m.a.: 1 l : 878,65g = x : 78 (u.m.a.) x = 1 l x 78 u.m.a./878,65g = 0,0888 l 8,88 x litri (volume molare) Volume molare / numero di Avogadro = 88,8 x l / 6,022 x = 1,47 x litri (volume di una molecola)

16 Calcolare il massimo volume di NaCl 0,0125 N che può essere preparato per semplice mescolamento diretto avendo a disposizione 1,53 litri di NaCl 0,0200 N e 2,15 litri di NaCl 0,0100 N. E necessario calcolare il numero di equivalenti totali dopo il mescolamento e poi dividere per la normalità richiesta (0,0125 N) per calcolare il volume massimo. n eq1 = (1,53 litri x 0,0200 N) = 0,0306 eq 1 n eq2 = (2,15 litri x 0,0100 N) = 0,0215 eq 2 Equivalenti totali = (n eq1 + n eq2 ) = (0, ,0215) eq = 0,0521 eq Volume massimo = (n. eq. Totali)/normalità = 0,0521 eq/0,0125 N = 4,168 litri Per ottenere questa soluzione 0,0125 N, è necessario aggiungere ai due volumi (1,53 l + 2,15 l) tanta acqua fino a raggiungere il volume finale di 4,168 litri Volume acqua = (4,168 l - 3,68 l) = 0,488 litri

17 Una soluzione 0,511 m di un composto di peso molecolare 342 ha una densità di 1,15 g/ml. Calcolare la molarità della soluzione. Per calcolare la molarità della soluzione è necessario calcolare le moli di soluto disciolte in 1 litro di soluzione. Dai dati: Indico con x il peso in grammi del soluto: Moli soluto = x (peso in grammi)/ 342 u.m.a. 100 ml della soluzione pesano (1000 ml x 1,15g/ml) = 1150 g (1150g - x) = peso del solvente (acqua) m = moli di soluto/ kg di acqua; 0,511 m = x/342 per 1000/[ x]; Risolvendo la x: x = 171,07g di soluto Moli di soluto = peso grammi soluto/peso molecolare = 171,07g / 342 u.m.a.= 0.50 moli che rappresenta anche la molarità della soluzione.

18 Calcolare la molarità e la molalità di una soluzione di etanolo in acqua se la frazione molare dell etanolo C 3 H 5 OH è 0,05. Assumere che la densità della soluzione sia 0,997g/ml 1000 ml di questa soluzione pesano 997 grammi. Se x sono i grammi di etanolo: (997 - x) = grammi di H 2 O Da : X (soluto) = moli (soluto) / moli della soluzione Moli soluto = x grammi di etanolo/46 (p.m. dell etanolo) Moli H 2 O = (997 - x) grammi di acqua/18 u.m.a.(p.m. acqua) Applicando la definizione di molalità (m) 0,05 = x/46 diviso [x/46 + (997 - x)/18] Risolvendo: x = 118,201 (grammi di C 3 H 5 OH) Grammi di H 2 O = ( ,201) g = 878,80 g Moli di etanolo = 118,201 g/ 46 u.m.a. = 2,569 moli (che corrisponde anche alla molarità) m = 2,569 moli/ Kg di H 2 O = 2,923 m

19 Una soluzione di Na in NH 3 liquida pesa 6,08 g. In essa la frazione molare di Na vale 0,0862. Calcolare la massa in grammi di NH 3 che deve essere allontanata per evaporazione perché la frazione molare diventi 0,1530. x = peso in grammi di Na (0,608 - x) = peso in grammi di NH 3 Applicando la definizione di frazione molare: 0,0862 = x/23 / [x/23 + (6,08 - x)/17] Risolvendo la x x = 0,688 g di Na Indico con y il peso in grammi di Na quando la sua frazione molare è 0,1530 (0,608 - y) = peso in grammi di NH 3 Applicando di nuovo la definizione di frazione molare: 0,1530 = y/23 / [y/23 + (6,08 -y)/17] Risolvendo la y y = 1,194 g di Na (dopo l allontanamento di NH 3 ) Grammi di NH 3 (prima dell evaporazione) = (6,08 - 0,688) g = 5,392 g Grammi di NH 3 (dopo l evaporazione) = (6,08 - 1,194) g = 4,886 g Grammi di NH 3 (allontanati) = (5, ,886) g = 0,506 g

20 Fine Le diapositive sono state preparate dal prof. Criscitiello Arturo, docente di Scienze Naturali nei corsi A e B del Liceo Scientifico P.S.Mancini di Avellino


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