Proprietà delle soluzioni elettrolitiche

Soluzioni Elettrolitiche Soluzioni in cui il soluto è un elettrolita Elettrolita: sostanza che determina la presenza di ioni in soluzione per dissociazione o ionizzazione Elettroliti Composti ionici (NaCl, CuSO4, ecc.) Composti molecolari (HCl, NH3, ecc.) Dissociazione/ionizzazione completa o parziale in ioni positivi e ioni negativi In solventi polari (H2O, ecc.) Puri in fase liquida Elettroliti forti  Dissociazione completa (acidi e basi forti, sali) Elettroliti deboli  Dissociazione parziale (acidi e basi deboli) Grado di dissociazione

L’Osservazione Sperimentale Le soluzioni elettrolitiche sono capaci di chiudere il circuito elettrico Le soluzioni elettrolitiche sono conduttori di corrente elettrica

Conducibilità elettrica delle soluzioni elettrolitiche La spiegazione La conducibilità elettrica è dovuta al moto orientato di cariche elettriche La differenza di potenziale applicata attraverso il generatore di corrente induce un moto orientato di cariche elettriche In soluzione sono presenti specie cariche (ioni) Moto orientato di cationi e anioni in soluzione Conducibilità elettrica delle soluzioni elettrolitiche

Tipi di conduttori Conduttori elettronici o di prima specie: a conduzione elettronica, senza trasporto di materia (metalli, leghe, grafite, …) Conduttori elettrolitici o di seconda specie: a conduzione ionica, con trasporto di materia (elettroliti)

Conducibilità elettrica I Conduttori di I specie rispettano le leggi di Ohm Legge di Ohm V: differenza di potenziale (volt, V) R: resistenza elettrica (ohm, ) I: intensità di corrente (ampere, A) l: lunghezza del conduttore (cm) S: sezione del conduttore (cm2) : resistività o resistenza specifica ( cm) C: conduttanza (-1 o siemens, S) : conducibilità o conduttanza specifica (S-1) Le soluzioni elettrolitiche non sono conduttori ohmici in corrente continua (DC) ma rispettano abbastanza bene la legge di Ohm in corrente alternata (AC) ad alta frequenza Fattori che influenzano la Conducibilità delle soluzioni elettrolitiche concentrazione, carica e mobilità (cm/s•V) degli ioni temperatura

Conducibilità e Concentrazione di Elettrolita Osservazioni sperimentali  C° [mol/lt] A parità di temperatura e di solvente la conduttività: - aumenta al crescere della concentrazione dell’elettrolita (C°). Forti: L’incremento è proporzionale alla concentrazione C°. Deboli: L’andamento è non lineare. - Per valori di concentrazione elevati, la conduttività, raggiunto un massimo, diminuisce. Forte Debole

Conducibilità e Concentrazione In soluzioni diluite (basse concentrazioni di elettrolita) gli ioni non interagiscono tra loro Il passaggio di corrente elettrica alternata in una soluzione è possibile grazie al movimento degli ioni in essa contenuti. Il movimento degli ioni è indipendente La conducibilità (χ) di una soluzione sarà tanto maggiore quanto maggiore è la concentrazione di specie ioniche presenti.

Conducibilità e Concentrazione Il passaggio di corrente elettrica alternata in una soluzione è possibile grazie al movimento degli ioni in essa contenuti. In soluzioni concentrate (alte concentrazioni di elettrolita) gli ioni interagiscono tra loro Le forze elettrostatiche ostacolano la mobilità degli ioni La conducibilità (χ) di una soluzione diminuisce ad alte concentrazioni di elettrolita

Conducibilità e Concentrazione Elettroliti Forti Grado di dissociazione = 1  C° [mol/lt] All’aumentare della concentrazione di elettrolitica (C°) , aumenta proporzionalmente la concentrazione dei portatori di carica La conducibilità aumenta linearmente con la concentrazione di elettrolita.

Conducibilità e Concentrazione Elettroliti deboli Grado di dissociazione < 1 HF + H2O F- + H3O+ Concentrazione Molare dei Portatori di Carica: [F-] =[H3O+] = C0 Per gli elettroliti deboli la concentrazione dei portatori di carica aumenta con C0, ma non in modo lineare

Conducibilità e Natura Chimica degli Ioni A parità di concentrazione (C0), la conducibilità (χ) sarà tanto maggiore quanto più facile è il movimento degli ioni nella soluzione : La χ diminuisce all'aumentare delle interazioni ione-solvente. Queste dipendono dal rapporto carica/raggio degli ioni

Conducibilità e Temperatura Nel suo movimento trascina le molecole di solvente che lo circondano, determinando un moto relativo (scorrimento) rispetto a quelle più distanti Uno ione in soluzione è solvatato, ossia circondato da molecole di solvente Ogni fluido è caratterizzato da una resistenza allo scorrimento (attrito interno) La viscosità è una proprietà dei fluidi che quantifica la resistenza allo scorrimento La viscosità diminuisce esponenzialmente con la temperatura La mobilità degli ioni solvatati aumenta con l’aumentare della temperatura La conducibilità dei conduttori di II specie aumenta all’aumentare della temperatura