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Le Soluzioni e Le proprietà le proprietà colligative.

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Presentazione sul tema: "Le Soluzioni e Le proprietà le proprietà colligative."— Transcript della presentazione:

1 Le Soluzioni e Le proprietà le proprietà colligative

2 Le soluzioni ideali Soluzioni ideali: Il volume della soluzione è uguale alla somma dei volumi delle singole sostanze che la costituiscono Il processo di formazione di una soluzione, a partire dai componenti, è atermico (non cè scambio calore) Conseguenza: Nelle soluzioni ideali non ci sono interazioni soluto-soluto Si avvicinano al comportamento ideale le soluzioni diluite con componenti di natura chimica simile

3 Liquido Vapore energia delle molecole sulla superficie frazione di molecole H evap. Levaporazione è un fenomeno che avviene sulla superficie di separazione.

4 Il numero di particelle che dal liquido tendono a passare alla fase gassosa dipende anche dal numero delle particelle presenti nellunità di volume Pertanto, la tendenza del solvente a passare alla fase gassosa diminuisce al crescere della concentrazione del soluto (ci sono meno particelle di solvente per unità di volume!) Osservazione

5 Legge di Raoult: La pressione di vapore di un componente è proporzionale alla frazione delle sue molecole. P A = P A 0 X A P B = P B 0 X B François-Marie Raoult ( )

6 Legge di Raoult: La variazione della tensione di vapore di un componente di una soluzione rispetto al componente puro è proporzionale alla somma delle frazione molari dei componenti della soluzione P A = P A 0 X B

7 P A = P A 0 X A P B = P B 0 X B X A + X B = 1 XAXAXAXA10 XBXBXBXB10 PA0PA0PA0PA0 PAPAPAPA PB0PB0PB0PB0 PBPBPBPB P tot PAPAPAPA PBPBPBPB

8 Esempio: Calcolare P dellacqua a 25°C quando 5,67 g di glucosio (C 6 H 12 O 6 ) sono sciolti in 25,2 g di acqua. A tale temperatura la tensione di vapore dellacqua pura è 23,8 mmHg Dalla legge di Raoult: P= P A °x glucosio = 23,8 mmHg 0,0220 = 0,524 mmHg P A = P A °x H2O = 23,8 mmHg (1-0,0220) = 23,3 mmHg

9 Osservazione Il numero di particelle che dal liquido tendono a passare alla fase gassosa dipende anche dal numero delle particelle presenti nellunità di volume Pertanto, la temperatura di ebollizione del solvente è maggiore del liquido puro Le particelle di soluto interagiscono con le particelle di solvente che pertanto interagiranno tra di loro con maggiore difficoltà Pertanto, la temperatura di solidificazione del solvente è più bassa di quella del liquido puro

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

11 Per soluzioni diluite si può dimostrare che K b, nota come costante ebullioscopica, e K f, nota come costante crioscopica, sono costanti caratteristiche solo del solvente. Esse hanno unità °C/m. T b = T b (soluzione) - T b (solvente) = K b m T f = T f (solvente) - T f (soluzione) = K f m

12 Costanti ebullioscopiche e crioscopiche solventeNome convenzionale Te°Te°KeKe Tf°Tf°KfKf H2OH2Oacqua100,00,5120,001,86 CH 3 COCH 3 acetone56,51,73-- C 2 H 5 OHetanolo78,51,22-117,31,99 CH 3 COOHacido acetico118,93,1016,63,90 C6H6C6H6 benzene80,12,535,54,90 CHCl 3 cloroformio61,23,63-- (C 2 H 5 ) 2 Oetere etilico34,51,19-- C 6 H 5 NO 2 nitrobenzene--5,76,90 C 6 H 12 cicloesano80,72,696,520,0 canfora --178,437,7

13 Problema: Sapendo che per lacqua K b = 0,512 °C/m e K f =1,86 °C/m calcolare il punto di ebollizione e di fusione di una soluzione acquosa di glucosio 0,0222 m. T b = K b m = 0,512 °C/m 0,0222 m = 0,0114 °C T b = 100,00 + 0,0114 = 100,011°C T f = K f m = 1,86 °C/m 0,0222 m = 0,0413 °C T f = 0, ,0413 = - 0,041°C

14 Le proprietà colligative possono essere usate per determinare il peso molecolare di sostanze non note. moli= m Kg solvente T f = 179,5 –176,0 = 3,5 °C Problema: La canfora è un solido che fonde a 179,5°C ed ha K f = 40°C/m. Se 1,07 mg di un composto sono sciolti in 78,1 mg di canfora fusa la soluzione congela a 176,0 °C. Determinare il peso molecolare del composto. Labbassamento del punto di congelamento è: Da cui si ricava la molalità della soluzione: Dalla definizione di molalità si può ottenere il numero di moli del composto:

15 Quindi: Moli = m Kg solvente = 0,088 mol/Kg 78, Kg = 6, mol La massa molare del composto è data da:

16 Proprietà delle soluzioni ideali: abbassamento della pressione parziale di vaporeP i = P i ° X i innalzamento della temperatura di ebollizione T eb = k eb m i abbassamento della temperatura di congelamento T cr = - k cr m i

17 Anche il fenomeno dellosmosi (pressione osmotica) è associato allabbassamento della tensione di vapore. Esso riveste una grande importanza in relazione a sistemi biologici. membrane semipermeabili Coinvolge membrane semipermeabili, cioè strati sottili e con fori abbastanza larghi da far passare le molecole di solvente, ma non di soluto, specie di elevato peso molecolare. Osmosi

18 PRESSIONE OSMOTICA SOLVENTE SOLUZIONE

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

20 pressione osmotica La pressione osmotica è indicata con. Un esempio è anche la pressione esercitata dalla colonna di solvente in questo esperimento:

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

22 Esempio: Calcolare la pressione osmotica di una soluzione 0,02 M di glucosio a 25°C? = MRT = 0,02 mol/l 0,0821 l atm/(K mol) 298 K= = 0,5 atm Esempio: Calcolare la pressione osmotica di una soluzione 0,020 M di NaCl a 25°C? = MRT = 0,02 mol/l 0,0821 l atm/(K mol) 298 K= = 0,5 atm = M i RT = 2 0,020 mol/l 0,0821 l atm/(K mol) 298 K= = 1,0 atm

23 La pressione osmotica viene utilizzata per calcolare il peso molecolare di sostanze polimeriche o macromolecole. La concentrazione molare della proteina è: Problema: Problema: 50 ml di una soluzione acquosa contengono 1,08 g di una proteina e presentano una pressione osmotica di 5,85 mmHg a 298 K. Quale è il peso molecolare di tale proteina? La pressione in atmosfere è: Il numero di moli della proteina è: La massa molare della proteina è:

24 Comportamento della cellula 1= soluzioni isotonica 2= soluzione ipotonica 3= soluzione ipertonica

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


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