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Le scienze naturali Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino 13/11/11 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino Le scienze naturali I modelli della chimica e della genetica 2 2 2

Le soluzioni Capitolo 5 3 13/11/11 3 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 3 3

Come si formano le soluzioni? 13/11/11 Lezione 1 Come si formano le soluzioni? 4 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 4 4

1. Le soluzioni contengono sostanze miscibili /1 13/11/11 1. Le soluzioni contengono sostanze miscibili /1 Le sostanze che formano le soluzioni sono miscibili, cioè si mescolano completamente e spontaneamente. La miscibilità dipende dallo stato fisico delle sostanze e dai legami che si formano. I gas sono miscibili in qualunque rapporto, mentre non tutte le miscele liquide sono omogenee. 5 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 5 5

1. Le soluzioni contengono sostanze miscibili /2 13/11/11 1. Le soluzioni contengono sostanze miscibili /2 La dissoluzione è il processo fisico per cui le particelle di una sostanza solida, liquida o aeriforme si disperdono in modo omogeneo in un solvente liquido. Si ottiene una soluzione liquida solo quando i legami tra le particelle del solvente e del soluto sono forti almeno quanto quelli presenti nelle sostanze separate. 6 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 6 6

2. Le soluzioni solide naturali e prodotte dall’uomo 13/11/11 2. Le soluzioni solide naturali e prodotte dall’uomo Due solidi formano una soluzione se hanno una struttura cristallina simile. Alcuni minerali sono soluzioni solide, chiamate miscele isomorfe. Le leghe sono miscele di metalli prodotte dall’uomo. Possono essere omogenee (di sostituzione o interstiziali) o eterogenee. Leghe omogenee di sostituzione e interstiziali 7 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 7 7

3. Le soluzioni hanno concentrazione variabile 13/11/11 3. Le soluzioni hanno concentrazione variabile La concentrazione di una soluzione misura il rapporto tra la quantità di soluto e la quantità di soluzione o di solvente. È una proprietà intensiva: ogni soluzione ha la medesima concentrazione in ogni suo punto, indipendentemente dal campione prelevato. 8 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 8 8

La concentrazione condiziona molte proprietà 13/11/11 Lezione 2 La concentrazione condiziona molte proprietà 9 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 9 9

4. La molarità o concentrazione molare /1 13/11/11 4. La molarità o concentrazione molare /1 La concentrazione molare o molarità (M) è il numero di moli di soluto disciolte in un litro di soluzione. L’unità di misura è mol/L. 10 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 10 10

4. La molarità o concentrazione molare /2 13/11/11 4. La molarità o concentrazione molare /2 Preparazione di una soluzione acquosa 1 M di NaCl: 11 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 11 11

molalità (m) = numero mol soluto / massa in kg solvente 13/11/11 5. La molalità e la frazione molare La molalità (m) è il numero di moli di soluto disciolte in un kg di solvente. L’unità di misura è mol/kg. molalità (m) = numero mol soluto / massa in kg solvente La frazione molare di ciascun componente di una miscela è il rapporto tra il numero di moli di quel componente e il numero di moli totali di tutti i componenti presenti. 12 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 12 12

6. La solubilità nelle soluzioni liquide /1 13/11/11 6. La solubilità nelle soluzioni liquide /1 La solubilità è la quantità massima di soluto che si può sciogliere in un’unità di volume o di massa di solvente. La concentrazione della soluzione satura è una misura della solubilità di una sostanza. Aggiungendo un soluto solido a una soluzione satura, questo si separa e forma un corpo di fondo, detto precipitato. Nel caso di soluti aeriformi, si formano bollicine di gas. 13 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 13 13

6. La solubilità nelle soluzioni liquide /2 13/11/11 6. La solubilità nelle soluzioni liquide /2 Per la maggior parte dei soluti solidi, la solubilità aumenta all’aumentare della temperatura. 14 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 14 14

6. La solubilità nelle soluzioni liquide /3 13/11/11 6. La solubilità nelle soluzioni liquide /3 Per i gas, in generale la solubilità in acqua diminuisce all’aumentare della temperatura. 15 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 15 15

7. Le proprietà colligative 13/11/11 7. Le proprietà colligative Le proprietà di una soluzione che dipendono solo dalla concentrazione delle particelle di soluto e non dalla loro natura chimica sono chiamate proprietà colligative. L’innalzamento ebullioscopico è l’aumento della temperatura di ebollizione. L’abbassamento crioscopico è la riduzione della temperatura di fusione. 16 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 16 16

Reazioni in soluzione acquosa 13/11/11 Lezione 3 Reazioni in soluzione acquosa 17 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 17 17

8. In soluzione i composti ionici si dissociano 13/11/11 8. In soluzione i composti ionici si dissociano La dissociazione è il processo di separazione degli ioni positivi e negativi di una sostanza ionica posta in acqua. I singoli ioni sono indipendenti e circondati da molecole di acqua: sono detti solvatati o idratati. 18 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 18 18

9. Alcuni composti molecolari si ionizzano 13/11/11 9. Alcuni composti molecolari si ionizzano In una soluzione acquosa alcuni composti vanno incontro a ionizzazione: le molecole del soluto e dell’acqua vengono trasformate in ioni. La ionizzazione di un idracido o di un ossiacido produce ioni idronio; la ionizzazione di un idrossido produce ioni idrossido. 19 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 19 19

10. Molti ossidi e alcuni metalli reagiscono con l’acqua 13/11/11 10. Molti ossidi e alcuni metalli reagiscono con l’acqua Alcuni ossidi dei non metalli reagiscono con l’acqua formando gli ossiacidi corrispondenti. È il caso delle piogge acide, che si formano quando CO2 e SO3 reagiscono con l’acqua piovana. Molti metalli reagiscono con l’acqua formando idrossidi che si dissociano e idrogeno gassoso. Molti ossidi dei metalli reagiscono con l’acqua producendo idrossidi. 20 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 20 20

11. Le reazioni di precipitazione 13/11/11 11. Le reazioni di precipitazione In una reazione di precipitazione si forma un prodotto solido insolubile per mescolamento di due soluzioni contenenti composti solubili e ionizzati. Il solido insolubile precipita. La reazione tra Pb(NO3)2 e KI 21 Phelan, Pignocchino Le scienze naturali © Zanichelli editore 2016 21 21