La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Termodinamica Chimica Miscele e Soluzioni Universita degli Studi dellInsubria Corsi di Laurea in Scienze Chimiche e Chimica Industriale

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Termodinamica Chimica Miscele e Soluzioni Universita degli Studi dellInsubria Corsi di Laurea in Scienze Chimiche e Chimica Industriale"— Transcript della presentazione:

1 Termodinamica Chimica Miscele e Soluzioni Universita degli Studi dellInsubria Corsi di Laurea in Scienze Chimiche e Chimica Industriale

2 SoluzioniSoluzioni

3 © Dario Bressanini3 Soluzioni con Solidi e Liquidi Una soluzione è una miscela omogenea di due o più specie Una soluzione è una miscela omogenea di due o più specie Consideriamo una miscela di due componenti, in cui almeno una delle due non e un gas Consideriamo una miscela di due componenti, in cui almeno una delle due non e un gas Liquido-Liquido Liquido-Liquido Liquido-Gas Liquido-Gas Solido-Liquido Solido-Liquido Solido-Gas Solido-Gas Solido-Solido Solido-Solido Sapete trovare degli esempi dei casi precedenti? Sapete trovare degli esempi dei casi precedenti?

4 © Dario Bressanini4 Soluzioni

5 5 Soluzioni Solide Lo zaffiro invece (meno pregiato), deve la sua colorazione blu al Ferro e al Titanio che hanno sostituito alcuni atomi di Alluminio Lo zaffiro invece (meno pregiato), deve la sua colorazione blu al Ferro e al Titanio che hanno sostituito alcuni atomi di Alluminio Il Rubino è una soluzione solida di ossido di cromo in Corindone (Al 2 O 3 ) Il Rubino è una soluzione solida di ossido di cromo in Corindone (Al 2 O 3 ) La varietà detta sangue di piccione è una delle gemme colorate più preziose La varietà detta sangue di piccione è una delle gemme colorate più preziose

6 © Dario Bressanini6 Soluzioni Solide e Liquide In una miscela, e arbitrario definire quale e il soluto e quale il solvente. In una miscela, e arbitrario definire quale e il soluto e quale il solvente. Tuttavia, se una componente ha una frazione molare vicina a 1, la si considera solvente Tuttavia, se una componente ha una frazione molare vicina a 1, la si considera solvente La componente a minor frazione molare è chiamata soluto La componente a minor frazione molare è chiamata soluto Una soluzione satura contiene la quantità massima di soluto disciolto a quella pressione e temperatura Una soluzione satura contiene la quantità massima di soluto disciolto a quella pressione e temperatura

7 © Dario Bressanini7 Soluzioni Sovrassature Una soluzione può essere temporaneamente in uno stato metastabile, ed avere più soluto di quanto permesso Una soluzione può essere temporaneamente in uno stato metastabile, ed avere più soluto di quanto permesso

8 Legge di Raoult

9 © Dario Bressanini9 Legge di Raoult Consideriamo una miscela con un liquido volatile e un liquido o un solido non volatile Consideriamo una miscela con un liquido volatile e un liquido o un solido non volatile Come varia la pressione parziale del liquido volatile al variare della frazione molare? Come varia la pressione parziale del liquido volatile al variare della frazione molare? Indichiamo con p* la pressione di vapore del liquido puro Indichiamo con p* la pressione di vapore del liquido puro

10 © Dario Bressanini10 Legge di Raoult Aggiungendo del soluto non volatile ad una soluzione di liquido volatile, la pressione di vapore diminuisce Aggiungendo del soluto non volatile ad una soluzione di liquido volatile, la pressione di vapore diminuisce Bloccato Vi sono meno molecole di solvente sulla superficie. Il soluto impedisce ad alcune molecole di passare nella fase gassosa, ma non ne impedisce il ritorno alla fase liquida. Vi sono meno molecole di solvente sulla superficie. Il soluto impedisce ad alcune molecole di passare nella fase gassosa, ma non ne impedisce il ritorno alla fase liquida.

11 © Dario Bressanini11 Legge di Raoult Se assumiamo che le interazioni solvente-solvente siano identiche a quelle soluto- solvente, possiamo concludere che la pressione di vapore e proporzionale alla frazione molare Se assumiamo che le interazioni solvente-solvente siano identiche a quelle soluto- solvente, possiamo concludere che la pressione di vapore e proporzionale alla frazione molare p A = x A p A *

12 © Dario Bressanini12 Soluzioni Ideali Le soluzioni che seguono la legge di Raoult di chiamano Soluzioni Ideali Le soluzioni che seguono la legge di Raoult di chiamano Soluzioni Ideali Le soluzioni ideali hanno sol H =0 Le soluzioni ideali hanno sol H =0 p A = x A p A * Francois Raoult ( )

13 © Dario Bressanini13 Soluzione di due Liquidi Volatili Consideriamo ora due liquidi volatili. Consideriamo ora due liquidi volatili. Entrambi hanno una pressione di vapore Entrambi hanno una pressione di vapore

14 © Dario Bressanini14 Legge di Raoult per Liquidi Volatili Se assumiamo che la soluzione sia ideale: Se assumiamo che la soluzione sia ideale: La pressione di vapore di ogni componente puo essere calcolata mediante la legge di Raoult La pressione di vapore di ogni componente puo essere calcolata mediante la legge di Raoult La pressione totale e la somma delle due pressioni parziali. La pressione totale e la somma delle due pressioni parziali. p A = A p A *p B = B p B * p tot = p A + p B = A p A * + B p B *

15 © Dario Bressanini15 Soluzione di Toluene e Benzene C C C C C C H HHH H H Benzene Toluene C C C C C C H H CH 3 H H H Benzene e Toluene sono composti volatili con una struttura simile e quindi forze intermolecolari simili. Una loro soluzione si comporta idealmente

16 © Dario Bressanini16 Soluzione Ideale e non Ideale p tot = A p A * + B p B *

17 © Dario Bressanini17 Soluzioni Non Ideali La maggior parte delle soluzioni non sono ideali La maggior parte delle soluzioni non sono ideali Le interazioni tra A e B sono diverse da quelle AA e BB Le interazioni tra A e B sono diverse da quelle AA e BB Deviazione positiva Deviazione negativa

18 Legge di Henry

19 © Dario Bressanini19 Legge di Henry La legge di Raoult, per soluzioni non ideali, e una legge limite La legge di Raoult, per soluzioni non ideali, e una legge limite Se x A 1 p A = A p A * Se x A 1 p A = A p A * xAxA 01 p pB*pB*pB*pB* pA*pA*pA*pA* k H;B k H;A William Henry ha scoperto che per x A 0 p A = A K A William Henry ha scoperto che per x A 0 p A = A K A La pressione parziale è proporzionale alla frazione molare, ma la costante di proporzionalità non è p A * La pressione parziale è proporzionale alla frazione molare, ma la costante di proporzionalità non è p A *

20 © Dario Bressanini20 Leggi di Henry e Raoult

21 © Dario Bressanini21 Legge di Henry Interpretazione Molecolare

22 © Dario Bressanini22 Legge di Henry La conoscenza delle costanti di Henry è importante per molte applicazioni La conoscenza delle costanti di Henry è importante per molte applicazioni Gas (in H 2 O) K/(10 Mpa) CO H N O Il Diossido di Carbonio si scioglie molto bene in acqua Il Diossido di Carbonio si scioglie molto bene in acqua

23 © Dario Bressanini23 Legge di Henry

24 © Dario Bressanini24 Legge di Henry Ad alte pressioni lAzoto e lossigeno si sciolgono nel sangue. Ad alte pressioni lAzoto e lossigeno si sciolgono nel sangue. Tornando in superficie troppo velocemente, si può soffrire di Embolia Tornando in superficie troppo velocemente, si può soffrire di Embolia

25 Solubilità nel Sangue Ad alte pressioni lAzoto e lossigeno si sciolgono nel sangue. Ad alte pressioni lAzoto e lossigeno si sciolgono nel sangue. Lossigeno viene consumato, ma lAzoto rimane nel sangue. Lossigeno viene consumato, ma lAzoto rimane nel sangue. Camere Iperbariche Camere Iperbariche Sangue Artificiale Sangue Artificiale

26 © Dario Bressanini26 Legge di Henry Molti prodotti sfruttano la grande solubilità dei gas in acqua Molti prodotti sfruttano la grande solubilità dei gas in acqua CO 2 N 2 O/CO 2

27 © Dario Bressanini27

28 © Dario Bressanini28 Mistero Dottor Holmes, Perchè mi si sgasano sempre le bottiglie di Gassosa semivuote? Watson: Per la legge di Henry, mio caro Watson !!! Sherlock Holmes:

29 Proprietà Colligative

30 © Dario Bressanini30 Proprietà Colligative Aggiungendo un soluto in un solvente, abbiamo visto come le proprietà del solvente cambiano Aggiungendo un soluto in un solvente, abbiamo visto come le proprietà del solvente cambiano Si chiamano proprietà colligative quelle proprietà del solvente che dipendono solo dal numero di molecole di soluto ma non dalla loro identità Si chiamano proprietà colligative quelle proprietà del solvente che dipendono solo dal numero di molecole di soluto ma non dalla loro identità Innalzamento Ebullioscopico Innalzamento Ebullioscopico Abbassamento Crioscopico Abbassamento Crioscopico Pressione Osmotica Pressione Osmotica (Solubilità) (Solubilità)

31 © Dario Bressanini31 Variazione della Pressione di Vapore

32 © Dario Bressanini32 Innalzamento Ebullioscopico Se assummiamo che il soluto B non sia volatile è possibile valutare linnalzamento del punto di ebollizione Se assummiamo che il soluto B non sia volatile è possibile valutare linnalzamento del punto di ebollizione T = K x B T = K x B K = RT* 2 / vap H K = RT* 2 / vap H T* T*+ T Quando si deve mettere il sale nellacqua per la pasta?

33 © Dario Bressanini33 Abbassamento Crioscopico Se assumiamo che il soluto B non si sciolga nel solido è possibile valutare abbassamento del punto di fusione Se assumiamo che il soluto B non si sciolga nel solido è possibile valutare abbassamento del punto di fusione T = K x B T = K x B K = RT* 2 / fus H K = RT* 2 / fus H T*- T T*

34 © Dario Bressanini34 Abbassamento Crioscopico Il soluto, rende più difficile costruire il reticolo cristallino solido, e quindi diminuisce il punto di fusione Il soluto, rende più difficile costruire il reticolo cristallino solido, e quindi diminuisce il punto di fusione

35 © Dario Bressanini35 Abbassamento Crioscopico Anticongelante nel radiatore (DietilenGlicole) Anticongelante nel radiatore (DietilenGlicole) Sale sulle strade (NaCl o meglio CaCl 2 ) per sciogliere il ghiaccio Sale sulle strade (NaCl o meglio CaCl 2 ) per sciogliere il ghiaccio Gelatiera casalinga Gelatiera casalinga

36 © Dario Bressanini36 Quiz Perchè la birra calda fa schifo? Perchè la birra calda fa schifo?

37 OsmosiOsmosi

38 © Dario Bressanini38 Osmosi LOsmosi e il passaggio spontaneo di un solvente puro verso una soluzione, separata da una membrana semipermeabile LOsmosi e il passaggio spontaneo di un solvente puro verso una soluzione, separata da una membrana semipermeabile Una membrana semipermeabile permette il passaggio del solvente ma non del soluto Una membrana semipermeabile permette il passaggio del solvente ma non del soluto Il solvente passa dalla soluzione meno concentrata a quella piu concentrata Il solvente passa dalla soluzione meno concentrata a quella piu concentrata 4% NaCl10% NaCl H2OH2O Membrana Semipermeabile 7% NaCl H2OH2O Equilibrio

39 © Dario Bressanini39 Pressione Osmotica La pressione osmotica e quella pressione che, aggiunta a quella atmosferica e necessaria per impedire il passaggio del solvente attraverso la membrana semmipermeabile La pressione osmotica e quella pressione che, aggiunta a quella atmosferica e necessaria per impedire il passaggio del solvente attraverso la membrana semmipermeabile La pressione osmotica si indica con La pressione osmotica si indica con

40 © Dario Bressanini40 Pressione Osmotica

41 © Dario Bressanini41 Pressione Osmotica V = n soluto RT V = n soluto RT

42 © Dario Bressanini42 Pressione Osmotica e Sangue Le pareti cellulari sono membrane semipermeabili Le pareti cellulari sono membrane semipermeabili La pressione osmotica non puo cambiare, altrimenti le cellule vengono danneggiate La pressione osmotica non puo cambiare, altrimenti le cellule vengono danneggiate Il flusso di acqua da un globulo rosso verso lambiente deve essere allequilibrio Il flusso di acqua da un globulo rosso verso lambiente deve essere allequilibrio Una soluzione Isotonica ha la stessa pressione osmotica delle cellule del sangue Una soluzione Isotonica ha la stessa pressione osmotica delle cellule del sangue 5% glucosio e 0.9% NaCl

43 © Dario Bressanini43 Soluzione Ipertonica la concentrazione esterna e piu alta Raggrinzimento Osmosi e Globuli Rossi Soluzione Ipotonica la concentrazione esterna e piu bassa Emolisi Soluzione Isotonica I Globuli Rossi hanno la stessa concentrazione del liquido circostante

44 © Dario Bressanini44 Dialisi Si parla di Dialisi quando il solvente e piccole molecole di soluto passano attraverso una membrana semipermeabile Si parla di Dialisi quando il solvente e piccole molecole di soluto passano attraverso una membrana semipermeabile Grandi molecole e particelle non passano Grandi molecole e particelle non passano Lemodialisi (rene artificiale) e usata in medicina per rimuovere delle sostanze (ad esempio urea) in concentrazione tossiche (In chimica NON esistono sostanze tossiche, ma solo concentrazioni tossiche) Lemodialisi (rene artificiale) e usata in medicina per rimuovere delle sostanze (ad esempio urea) in concentrazione tossiche (In chimica NON esistono sostanze tossiche, ma solo concentrazioni tossiche)

45 © Dario Bressanini45 Reni e Dialisi I prodotti di scarto trasportati dal sangue vengono dializzati dai reni attraverso una membrana semipermeabile. Attraverso dei tubuli vengono eliminati nellUrina I prodotti di scarto trasportati dal sangue vengono dializzati dai reni attraverso una membrana semipermeabile. Attraverso dei tubuli vengono eliminati nellUrina Nel rene artificiale questa operazione viene effettuata artificialmente Nel rene artificiale questa operazione viene effettuata artificialmente Arteria Vena Uretra

46 © Dario Bressanini46 Un marinaio naufraga su unisola deserta senza acqua dolce da bere. Sa che i soccorsi arriveranno in 8 giorni, ma che senzacqua puo sopravvivere solo per 7 giorni. Con il vento a favore tuttavia, la nave di salvataggio arriva gia dopo 5 giorni, ma trova il marinaio morto sulla spiaggia. Cosa e successo? Il Caso del Marinaio Naufrago Sperando di sopravvivere piu a lungo, il marinaio ebbe la pessima idea di bere acqua del mare

47 © Dario Bressanini47 Chimica Fisica in Cucina Cosa consiglia la Chimica Fisica per una Macedonia perfetta? Cosa consiglia la Chimica Fisica per una Macedonia perfetta? Spargere lo Zucchero sulle fragole tagliate, e solo in seguito aggiungere il limone (antiossidante) Spargere lo Zucchero sulle fragole tagliate, e solo in seguito aggiungere il limone (antiossidante)

48 © Dario Bressanini48 Chimica Fisica in Cucina E per una buona bistecca? E per una buona bistecca? Il sale va aggiunto solo alla fine Il sale va aggiunto solo alla fine

49 © Dario Bressanini49 Solubilita

50 © Dario Bressanini50 Solubilita dei Solidi Alcuni sali hanno una entalpia di soluzione negativa e quindi diminuiscono la loro solubilita allaumentare della temperatura. Alcuni sali hanno una entalpia di soluzione negativa e quindi diminuiscono la loro solubilita allaumentare della temperatura.

51 © Dario Bressanini51 Solubilita dei Gas La solubilita dei gas in acqua di solito diminuisce con la temperatura La solubilita dei gas in acqua di solito diminuisce con la temperatura In altri solventi puo anche aumentare In altri solventi puo anche aumentare Lacqua degli impianti industriali deve venir raffreddata prima di essere gettata nellambiente


Scaricare ppt "Termodinamica Chimica Miscele e Soluzioni Universita degli Studi dellInsubria Corsi di Laurea in Scienze Chimiche e Chimica Industriale"

Presentazioni simili


Annunci Google