LE SOLUZIONI

LE SOLUZIONI Gassose, solide o liquide Stato della soluzione Stato del solvente Stato del soluto Esempio Gas aria Liquido Ossigeno nell’acqua Alcool i acqua Solido Sale in acqua Idrogeno nel platino Mercurio nell’argento Argento nell’oro (certe leghe) Solvente: è il componente che all’atto della dissoluzione conserva il proprio stato di aggregazione oppure quello che fra componenti tutti nello stesso stato di aggregazione è presente in misura maggiore Soluti: tutti gli altri componenti

LE SOLUZIONI = --------------- -------------- Nel considerare una soluzione è necessario introdurre il termine CONCENTRAZIONE Serve a designare la quantità di soluto presente in una certa quantità di solvente o di soluzione NORMALITA’ (N) Normalità = ----------------- = --------------------- n (eq) L di soluzione gr di soluto ------------------- Peso equivalente Il peso equivalente corrisponde a peso molecolare / valenza Valenza dipende dalla tipologia del soluto: per gli acidi: numero di ioni H+ rilasciati per i sali: numero di cariche (+) o (-) per gli idrossidi: numero di ioni OH- rilasciati per le reazioni redox: numero di elettroni scambiati Calcolare la massa equivalente dell'acido solforico H2SO4 (Mm = 98,0 g/mol) nella seguente reazione di dissociazione: H2SO4 →2H+ + SO42- In questa reazione l'acido solforico libera due ioni H+. Pertanto, la sua massa equivalente sarà: meq = Mm /nH+ = 98,0 / 2 = 49,0 (g/eq) Come si esprime? In termini quantitativi si usano diverse espressioni come Percentuale in peso p/p % Peso di soluto (gr) in 100gr di soluzione Percentuale in volume v/v % Volume di soluto (mL) in 100 mL di soluzione Percentuale peso/volume p/v % Peso di soluto (gr) in 100 mL di soluzione In termini qualitativi si usano termini come Diluito concentrato MOLARITA’ (M) Molarità = ---------------- Moli di soluto L di soluzione = --------------- gr di soluto -------------- PM soluto Il glucosio ha una concentrazione plasmatica in condizioni non patologiche di 5 x 10-3 M, ovvero 5 mM….quanto è la concentrazione se dovessimo esprimerla come percentuale peso/volume? 5 mmoli in 1 L = 0,005 moli in 1L devo calcolare a quanti grammi coorispondono: 0,005 x 180 = 0,9 gr/L= 0,9 mg/mL= 90mg/100 mL 0,09gr/mL Molarità e normalità possono essere messe in relazione: N (eq/L) = M x Valenza Cl- nel siero 98-106 mEq/L 98-106 mmol/L ....altre basate sul numero di moli…

LE SOLUZIONI Concentrazione di una soluzione basata sul numero di moli: FRAZIONE MOLARE (X) Frazione molare del componente (Χ) = ------------------------------ Moli del componente Moli di tutti i componenti MOLALITA’ (m) Molalità = --------------------------------------- Moli di soluto 1 kg (o 1000 gr) di solvente

LE SOLUZIONI Principi di solubilità: massima quantità (gr) di soluto che a una data temperatura e disciolta in 100 gr di solvente La natura delle particelle di solvente, di soluto e dalle loro interazioni Dalla temperatura alla quale si prepara una soluzione Dalla pressione di un soluto gassoso (Legge di Henry) Interazioni soluto-solvente La solubilità del cloruro di sodio in acqua, per esempio, è di 37 g/100 mL a 20 °C. Ciò significa che a 20 °C in 100 mL di acqua si potranno al massimo sciogliere 35,7 g di NaCl. Quando in un solvente vene aggiunto del soluto in quantità inferiori rispetto alla sua solubilità si formerà una soluzione insatura, se invece aggiungiamo una quantità superiore alla solubilità, raggiunto il valore massimo, si formerà un corpo di fondo dato dalla precipitazione del soluto. La soluzione sarà SATURA “il simile scioglie il simile” Due sostanze che hanno forze intermolecolari simili e di entità paragonabili sono facilmente più solubili una nell’altra Acqua metanolo etanolo glicole etilenico butanolo pentano ed esano NaCl NaOH CaCO3 BaSO4 in acqua dipende dal bilanciamento di due forze di natura elettrica:attrazione tra ioni e H2O, forze elettrostatiche tra ioni

LO STATO GASSOSO

LO STATO GASSOSO Frazione molare

la pressione di N2 solo e in miscela è la medesima

LE SOLUZIONI Influenza della temperatura sulle solubilità Gas: la temperatura diminuisce la solubilità Soluti: la solubilità aumenta con l’aumentare della temperatura, se la solubilizzazione è un processo endotermico, mentre la diminuisce se il processo è esotermico Soluto + solvente + calore ↔ soluzione endotermica Soluto + solvente ↔ soluzione + calore esotermica Principio di Le Chatelier: un sistema in equilibrio che venga perturbato mediante un cambiamento della temperatura, della pressione o della concentrazione di uno dei suoi componenti, tenderà a modificare la posizione del proprio equilibrio nel senso idoneo a contrastare il perturbamento

Grande importanza in fisiologia e medicina ha la Legge gi Henry: Tale legge mette in relazione la solubilità di un gas in un liquido con la pressione. Ad una data temperatura, un aumento della pressione provoca un aumento della solubilità di un gas. A pressioni basse o moderate la solubilità di un gas è direttamente proporzionale alla pressione Cg= k Pg Ritorna la pressione parziale

LE SOLUZIONI Influenza delle pressione sulla solubilità La solubilità di un gas in un solvente qualsiasi si avvantaggia di un aumento della pressione con la quale esso grava sul solvente stesso Aumentando la pressione aumenta la concentrazione delle molecole in fase gassosa, per mantenere perciò l’equilibrio gas/liquido devono entrare nella soluzione un maggior numero di molecole di gas. La relazione tra solubilità di un gas e la pressione è descritta dalla Legge di Henry: Cg = kPg

I livelli ematici di O2 e CO2 dipendono da fattori diversi Gli scambi avvengono tra ambienti diversi separati da membrana permeabile in cui sussista una differenza di pressione parziale per quei gas

97% legato all’Hb O2 Letto capillare sangue 3% sciolto nel plasma (legge di Henry) CO2 Prodotta dal metabolismo cellulare: 7% sciolta nel plasma (legge di Henry) 23% legata all’Hb 70% HCO-3 Tutte le forme di trasporto sono proporzionali alle rispettive pressioni parziali Implicazioni ? Per esempio immersioni

LE SOLUZIONI Le proprietà delle soluzioni: COLLIGATIVE Dipendono dal numero delle particelle ma non dalla loro identità Abbassamento della tensione di vapore Innalzamento ebullioscopico Abbassamento crioscopico Pressione osmotica

LE SOLUZIONI Abbassamento della tensione di vapore Abbiamo visto che a tensione di vapore: è una grandezza caratteristica di ogni liquido aumenta all’aumentare della temperatura diminuisce con l’aumentare delle forze intermolecolari Le soluzioni acquose concentrate evaporano più lentamente rispetto all’acqua pura! Dal punto di vista quantitativo la tensione di vapore delle soluzioni contenenti soluti NON VOLATILI è data dalla Legge di RAOULT PA = XA P°A PA pressione (o tensione di vapore) della soluzione XA frazione molare del solvente P°A la tensione di vapore del solvente puro la tensione di vapore di una soluzione è direttamente proporzionale alla frazione molare del solvente La tensione di vapore della soluzione è inferiore a quella del solvente puro

Allora ∆PA= XBP°A XA = n solvente/ n solvente+ nsoluto Poiché stiamo considerando una soluzione XA < 1 perciò PA < P°A Inoltre ricordando che XA + XB =1 perciò XA = 1 - XB se PA = XA P°A = (1 – XB )P°A PA= P°A - XB P°A P°A – PA = XB P°A dove P°A – PA = ΔPA è l’abbassamento della tensione di vapore PA = XA P°A Allora ∆PA= XBP°A

LE SOLUZIONI

LE SOLUZIONI Innalzamento punto di ebollizione (non elettroliti) Poiché la temperatura di ebollizione è legata al valore della tensione di vapore, e poichè per una soluzione la tensione di vapore è sempre minore della tensione di vapore del solvente puro Costanti molali del punto di ebollizione Solvente Te (°C) Keb (°C/m) Acqua 100 0.52 Acido acetico 117.9 2.53 Benzene 80.10 Cicloesano 80.72 2.75 Canfora 207.42 5.61 naftalina 217.96 5.8 Per raggiungere la medesima pressione di 1 atm sarà necessaria una temperatura maggiore ∆Te= Te – T°e › 0 molalità

LE SOLUZIONI Abbassamento punto di congelamento Il punto di solidificazione o di congelamento corrisponde alla temperatura alla quale si uguagliano le tensioni di vapore della fase solida e liquida. Esso subisce un abbassamento perché di norma il soluto non riesce a sciogliersi nella fase solida del solvente Costanti molali del punto di fusione Solvente Pf (°C) Kf (°C/m) Acqua 0.00 1.86 Acido acetico 16.66 3.90 Benzene 5.50 5.10 Cicloesano 6.50 20.2 Canfora 178.40 40 naftalina 80.29 6.94 ΔTc= Tc –T0c ‹ 0

LE SOLUZIONI Pressione osmotica osmosi L’osmosi è quel processo per il quale si ha passaggio di solvente dalla soluzione più diluita alla soluzione più concentrata Permette il passaggio di acqua ma non di soluto osmosi Passaggio di solvente verso una soluzione

LE SOLUZIONI è dovuta al flusso di solvente verso la soluzione ma, essendo PROVOCATA dal SOLUTO, aumenta con l’aumentare della sua concentrazione c è espresso in molarità ∏= c R T

Pressione osmotica π= cRT Richiamano acqua nel lume intestinale: I sali di sodio o magnesio sono solfati, citrati, o fosfati che hanno appunto questa azione dopo assunzione orale (lassativi naturali inorganici.
 Lattulosio e Lattitolo sono zuccheri che agiscono da profarmaci, la flora batterica intestinale li metabolizza con liberazione di acidi organici (lattico, formico, acetico) che hanno effetto osmotico. 
Gli alcoli come glicerina, sorbitolo e mannitolo sono usati per via rettale, sempre con effetto osmotico e anche lubrificante. I sali di sodio o magnesio sono solfati, citrati, o fosfati che hanno appunto questa azione.
Lattulosio e Lattitolo sono zuccheri che agiscono da profarmaci, la flora batterica intestinale li metabolizza con liberazione di acidi (lattico, formico, acetico) che hanno effetto osmotico.
Gli alcoli come glicerina, sorbitolo e mannitolo sono usati per via rettale, sempre con effetto osmotico e anche lubrificante. Richiamano acqua nel lume intestinale

Applicazioni OSMOSI INVERSA: LASSATIVI OSMOTICI: ○ MgSO₄ (solfato di magnesio). ○ Sorbitolo. ○ Mannitolo. PRESSIONE COLLOIDO OSMOTICA il nostro corpo è composto per il 60% di acqua 2/3 intracellulare = 28 L 1/3 extracellulare = 14 L ¼ plasma = 3,5 L ¾ liquido interstiziale = 10,5 L

Calcoli la concentrazione in grammi al litro di una soluzione di glucosio (MM = 180) isotonica con il sangue avente π = 7,65 atm a 37 °C. Π = c R T c =π /R T c = p V / R T = 7,65 atm x 1 L/ 0,082 (273 + 37) K = 0,3 mol/l 0,3 mol/l x 180 = 54 g/l