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© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas CAPITOLO 1. Le soluzioniLe soluzioni 2. Solubilità e temperaturaSolubilità e temperatura 3. Dipendenza.

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1 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas CAPITOLO 1. Le soluzioniLe soluzioni 2. Solubilità e temperaturaSolubilità e temperatura 3. Dipendenza della solubilità dalla natura del soluto e del solventeDipendenza della solubilità dalla natura del soluto e del solvente 4. Fattori che influenzano la solubilità dei gas: pressione e temperaturaFattori che influenzano la solubilità dei gas: pressione e temperatura 5. Concentrazione molare (M)Concentrazione molare (M) 6. Diluizione di soluzioni a molarità notaDiluizione di soluzioni a molarità nota 7. Stechiometria delle reazioni in soluzioneStechiometria delle reazioni in soluzione 8. Frazione molareFrazione molare 9. Molalità di una soluzione (m)Molalità di una soluzione (m) 10. Le proprietà colligativeLe proprietà colligative 11. Proprietà colligative di soluzioni contenenti ioniProprietà colligative di soluzioni contenenti ioni 12. Osmosi e pressione osmoticaOsmosi e pressione osmotica 13. ColloidiColloidi 14 1 Indice

2 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Una soluzione è una miscela omogenea di due o più sostanze che presenta proprietà uniformi in ogni sua parte. 2 CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI 1 La sostanza disciolta rappresenta il soluto, mentre il solvente è il liquido che porta in soluzione il soluto. Le soluzioni Il ruolo di solvente può essere svolto non solo dallacqua, ma anche da sostanze, come la trielina e lalcool etilico, che presentano proprietà completamente differenti dallacqua.

3 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas La solubilità varia da sostanza a sostanza ed è influenzata dalla temperatura. 3 2 Solubilità e temperatura Per solubilità sintende la quantità massima di soluto che può sciogliersi, ad una definita temperatura, in una data quantità di solvente. CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI Soluzione insatura di NaCl.Soluzione satura di NaCl.

4 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Quando il solvente non riesce a sciogliere il composto che resta allo stato solido, sul fondo del recipiente, la soluzione è detta satura. 4 2 Solubilità e temperatura Una soluzione in cui il soluto è completamente disciolto è detta insatura. In una soluzione satura si verificano due processi opposti: uno di solubilizzazione, laltro di cristallizzazione. Processo di solubilizzazione e di cristallizzazione in una soluzione satura. CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

5 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Conoscendo la solubilità di un solido a diverse temperature è possibile tracciare la sua curva di solubilità. 5 2 Solubilità e temperatura La solubilità dei solidi, in genere, aumenta con il crescere della temperatura. CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

6 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 6 3 Dipendenza della solubilità dalla natura del soluto e del solvente I composti ionici sono solubili in acqua. I composti covalenti polari (glucosio, saccarosio, fruttosio) sono molto solubili in acqua. Il solfato di rame (II) è solubile in acqua (a sinistra), ma insolubile in trielina (a destra). CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI Rappresentazione del processo di dissoluzione di NaCl: le molecole di H 2 O staccano gli ioni Na + e Cl dal cristallo portandoli in soluzione come ioni idratati.

7 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas I composti covalenti non polari (naftalene) non sono solubili in acqua, un solvente polare, mentre sono solubili in solventi organici. 7 Dipendenza della solubilità dalla natura del soluto e del solvente 3 CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI Il naftalene solido è solubile in trielina (a sinistra) ma insolubile in acqua (a destra).

8 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 8 3 Una regola che si può ricavare da questi comportamenti è la seguente: Dipendenza della solubilità dalla natura del soluto e del solvente Due liquidi polari (alcool etilico e acqua) sono completamente miscibili tra loro. una sostanza tende a disciogliersi in un solvente chimicamente simile ad essa, cioèil simile scioglie il simile. Invece un liquido non polare (olio) non è solubile in acqua. CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

9 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas La solubilità dei gas nei liquidi risulta influenzata dalla pressione e dalla temperatura, mentre per la solubilità dei solidi risulta importante la temperatura. 9 4 Linfluenza della pressione sulla solubilità dei gas nei liquidi è regolata dalla legge di Henry. Fattori che influenzano la solubilità dei gas: pressione e temperatura ad una data temperatura, la solubilità di un gas in un liquido risulta direttamente proporzionale alla pressione del gas sul liquido. CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI La solubilità di O 2, N 2, He in acqua cresce con laumentare della pressione.

10 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas La solubilità dei gas in acqua diminuisce con laumentare della temperatura. 10 Fattori che influenzano la solubilità dei gas: pressione e temperatura 4 CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI La solubilità di CO 2, O 2, N 2 in acqua diminuisce al crescere della temperatura..

11 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas La molarità è uno dei modi più comunemente adoperati per esprimere la concentrazione di una soluzione Concentrazione molare (M) moli (soluto) Molarità (M) = V litri (soluzione) La molarità (indicata con M) è definita dalle moli di soluto disciolto in un litro di soluzione (soluto + solvente). CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI Una quantità pesata di CuSO 4 5 H 2 O (0,6243 g) viene dapprima posta in un matraccio pulito del volume di 250 ml. Il CuSO 4 5 H 2 O solido viene disciolto in meno di 250 mL di acqua. Si tappa il matraccio e si agita. Il matraccio viene riempito fino alla tacca di 250 mL con laggiunta goccia a goccia dellacqua distillata necessaria. Si tappa il matraccio e si agita.

12 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Diluendo con acqua una soluzione concentrata di molarità nota si ottiene una soluzione più diluita Con la diluizione il numero di moli di soluto non varia: Diluizione di soluzioni a molarità nota CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI moli di soluto = moli di soluto M 1 V 1 = M 2 V 2 (prima della diluizione)(dopo la diluizione)

13 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Nella preparazione di soluzioni di acidi forti e di basi forti si deve prestare particolare attenzione Diluizione di soluzioni a molarità nota Diluizione di una soluzione di acido forte (H 2 SO 4 ). CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI Procedura corretta.Procedura non corretta.

14 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Molte reazioni chimiche avvengono in soluzione acquosa Per i calcoli stechiometrici che interessano soluzioni acquose molari si applicano i passaggi relativi al reagente limitante, tenendo presente che le moli dei reagenti si ricavano dal volume e dalla molarità degli stessi reagenti. Stechiometria delle reazioni in soluzione CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

15 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 15 8 La frazione molare del soluto (x s ) e quello del solvente (x solv ) è data dalle relazioni: Frazione molare La frazione molare di ciascun componente di una soluzione è data dal rapporto tra le moli di quel componente e la somma di tutti i componenti della soluzione (soluto + solvente). n s n solv x s = e x solv. = n s + n solv n s + n solv CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

16 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas La molalità di una soluzione è definita dalle moli di soluto disciolto in 1 kg di solvente e si indica con m 16 9 moli di soluto Molalità (m) = massa del solvente (kg) Molalità di una soluzione (m) CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

17 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas La presenza di un soluto non volatile disciolto in un solvente modifica le proprietà fisiche del solvente Queste proprietà dipendono solo dal numero di particelle di soluto disciolte nel solvente, cioè dalla concentrazione e non dallidentità chimica del soluto. Le proprietà colligative di una soluzione riguardano: Le proprietà colligative Un soluto non volatile abbassa la pressione di vapore del solvente perché diminuisce il numero di molecole del solvente che abbandonano la superficie del liquido. Queste modificazioni vanno sotto il nome di proprietà colligative. Abbassamento della pressione di vapore CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

18 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 18 Le proprietà colligative La pressione di vapore di una soluzione con soluto non volatile (b) è minore di quella del solvente puro (a) alla stessa temperatura. ab CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI 10

19 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Questo fenomeno è regolato dalla legge di Rault: 19 in una soluzione (soluto + solvente) la pressione di vapore del solvente è proporzionale alla frazione molare del solvente. Le proprietà colligative p = p° x solv p pressione di vapore del solvente in una soluzione p° pressione di vapore del solvente puro x solv frazione molare del solvente CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI 10

20 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Lespressione che dà direttamente labbassamento della pressione di vapore ( p) è: 20 p p° x soluto Le proprietà colligative dove x soluto è la frazione molare del soluto. 10 CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

21 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Linnalzamento della temperatura di ebollizione (innalzamento ebullioscopico), t eb, di una soluzione è dato dalla relazione: 21 t eb K eb m Le proprietà colligative dove t eb variazione del punto di ebollizione K eb costante molale ebullioscopica m concentrazione molale della soluzione Innalzamento della temperatura di ebollizione CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI 10

22 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 22 Le proprietà colligative Abbassamento della temperatura di congelamento Labbassamento della temperatura di congelamento (abbassamento crioscopico), t cr, è proporzionale alla concentrazione molale secondo la relazione: t cr K cr m dove t cr variazione del punto di congelamento K cr costante molale crioscopica m concentrazione molale della soluzione CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI 10

23 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 23 Le proprietà colligative CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI Il diagramma evidenzia che la temperatura di ebollizione della soluzione è superiore a quella dellacqua e la temperatura di congelamento della soluzione è più bassa di quella dellacqua. 10

24 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Nel caso di sostanze ioniche, che in soluzione si dissociano, occorre calcolare leffettiva concentrazione degli ioni presenti t cr K cr m i t eb K eb m i Proprietà colligative di soluzioni contenenti ioni dove i indica quante moli di ioni derivano da ogni mole di soluto. CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI Pertanto per i composti di struttura ionica si applicano le relazioni:

25 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Prende il nome di osmosi il movimento delle molecole del solvente attraverso una membrana semipermeabile dalla regione a più bassa concentrazione di soluto (al limite il solvente puro) ad una soluzione più concentrata di soluto Osmosi e pressione osmotica CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI La soluzione concentrata zuccherina richiama per osmosi H 2 O che passa attraverso la membrana semipermeabile. La pressione idrostatica della soluzione dovuta al dislivello h, ed esercitata sulla faccia interna della membrana, uguaglia la pressione osmotica di H 2 O che tende a passare nella soluzione.

26 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Per pressione osmotica ( ) sintende la pressione idrostatica esercitata dalle molecole di solvente che passano attraverso una membrana semipermeabile in un sistema in soluzione allequilibrio Osmosi e pressione osmotica Per soluzioni diluite la pressione osmotica e la concentrazione (mol/L) sono in relazione tra loro mediante lequazione di vant Hoff: M R T dove pressione osmotica M molarità della soluzione R costante di proporzionalità T temperatura assoluta in kelvin Il processo di osmosi è molto importante in campo biologico. CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

27 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas I colloidi (o dispersioni colloidali) sono miscele con particelle più grandi di quelle presenti in una soluzione omogenea ma più piccole di quelle che formano una sospensione Colloidi CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI Soluzione di cloruro di sodio in acqua (miscela omogenea). a b Sospensione costituita da una spremuta di arancia (miscela eterogenea). c Maionese (un colloide).

28 © Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Colloidi CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI Mezzo disperdente (simile al solvente) gas Nomi comuni aerosol solido aerosol liquido Tipi di colloidi ed esempi. Esempi pulviscolo atmosferico, fumo, scarichi delle auto nebbia, nuvole, aerosol spray Fase dispersa (simile al soluto) solido liquido solido liquido gas solido liquido solido emulsioni schiuma vernici, budini, gelatine latte, maionese Panna montata, schiuma della birra solido liquido gas solido sol solidi emulsione schiuma molte gemme colorate burro schiuma da barba


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