© 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. Frazione molareFrazione molare 8. Molalità di una soluzione (m)Molalità di una soluzione (m) 9. Le proprietà colligative delle soluzioniLe proprietà colligative delle soluzioni 10. Osmosi e pressione osmoticaOsmosi e pressione osmotica 11. ColloidiColloidi 14 1 Indice

© 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 dall’acqua, ma anche da sostanze, come la trielina e l’alcool etilico, che presentano proprietà completamente differenti dall’acqua.

© 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 s’intende 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.

© 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, l’altro di cristallizzazione. Processo di solubilizzazione e di cristallizzazione in una soluzione satura. CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

© 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

© 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.

© 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).

© 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, cioè “il simile scioglie il simile”. Invece un liquido non polare (olio) non è solubile in acqua. CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

© 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 L’influenza 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 l’aumentare della pressione.

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas La solubilità dei gas in acqua diminuisce con l’aumentare 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..

© 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 l’aggiunta goccia a goccia dell’acqua distillata necessaria. Si tappa il matraccio e si agita. Preparazione di 250 mL di una soluzione 0,01 M di CuSO 4  5 H 2 O

© 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)

© 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.

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 14 7 La frazione molare del soluto (x s ) e quella 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 delle moli 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

© 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 15 8 moli di soluto Molalità (m) =  massa del solvente (kg) Molalità di una soluzione (m) CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

© 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 dall’identità chimica del soluto. Le proprietà colligative Queste modificazioni vanno sotto il nome di proprietà colligative. CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas L’innalzamento della temperatura di ebollizione (innalzamento ebullioscopico),  t eb, di una soluzione è dato dalla relazione: 17  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 9

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 18 Le proprietà colligative  Abbassamento della temperatura di congelamento L’abbassamento 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 9

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas 19 Le proprietà colligative CAPITOLO 14. LE SOLUZIONI Il diagramma evidenzia che la temperatura di ebollizione della soluzione è superiore a quella dell’acqua e la temperatura di congelamento della soluzione è più bassa di quella dell’acqua. 9

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Nel caso di sostanze ioniche, che in soluzione si dissociano, occorre calcolare l’effettiva 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:

© 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.

© Paolo Pistarà © Istituto Italiano Edizioni Atlas Per pressione osmotica (  ) s’intende la pressione idrostatica esercitata dalle molecole di solvente che passano attraverso una membrana semipermeabile in un sistema in soluzione all’equilibrio Osmosi e pressione osmotica Per soluzioni diluite la pressione osmotica e la concentrazione (mol/L) sono in relazione tra loro mediante l’equazione di van’t 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

© 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).

© 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