Le Soluzioni

Una soluzione è una miscela omogenea di più composti chimici SOLUZIONI Una soluzione è una miscela omogenea di più composti chimici SOLUZIONI GASSOSE: le miscele gassose sono sempre omogenee e quindi formano sempre una soluzione SOLUZIONI LIQUIDE: si possono formare sciogliendo in un liquido, chiamato solvente, gas, solidi o altri liquidi. SOLUZIONI SOLIDE: sono abbastanza comuni: per esempio le leghe metalliche sono una miscela omogenea solida di più metalli.

Miscele di Gas Ideali © Dario Bressanini

Pressione Parziale p1 = n1RT/V p2 = n2RT/V Consideriamo due gas ideali in un recipiente di volume V La Pressione parziale è la pressione che il gas eserciterebbe nel recipiente se fosse da solo, alla stessa temperatura p1 = n1RT/V p2 = n2RT/V © Dario Bressanini

Legge di Dalton Ptot= P1 +P2 (T,V costanti) In una miscela di gas ideali, la pressione totale esercitata dalla miscela è uguale alla somma delle pressioni parziali esercitate dai singoli gas. Ptot= P1 +P2 (T,V costanti)

Frazioni Molari pi ptot = niRT V ntotRT = ni ntot Calcoliamo il rapporto tra la pressione parziale di un gas e la pressione totale pi ptot = niRT V ntotRT = ni ntot Frazione Molare © Dario Bressanini

Frazioni Molari e Pressioni Parziali © Dario Bressanini

Solubilità in funzione della pressione La pressione ha poco effetto sulla solubilità di solidi e di liquidi. E’ invece importante per la solubilità dei gas. Solubilità dei gas La solubilità di un gas in un liquido dipende dalla pressione parziale del gas secondo la legge di Henry. La solubilità di un gas è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas, P, sopra la soluzione: s=kHP La solubilità s è generalmente espressa in grammi di soluto per litro di soluzione e kH è una costante.

Legge di Henry-Effetto della pressione sulla solubilità di un gas A. Una soluzione satura di un gas è in equilibrio alla pressione P1. B. Se si aumenta la pressione a P2, il volume del gas diminuisce. Di conseguenza, la frequenza degli urti contro la superficie aumenta, e una maggiore quantità di gas è in soluzione quando si ristabilisce l’equilibrio.

“I simili sciolgono i simili”: solubilità del metanolo nell’acqua I legami idrogeno nell’acqua e quelli nel metanolo sono simili nel tipo e nella forza, quindi possono sostituirsi l’uno con l’altro. Perciò, il metanolo è solubile in acqua; in realtà, le due sostanze sono miscibili.

Solvente: Componente predominante Soluti: Componenti presenti in quantità minori Solvente Soluto B Soluto A Soluto C

Solubilità In generale solo una quantità finita di un solido si scioglie in un dato volume di solvente dando luogo ad una soluzione satura, cioè una soluzione in equilibrio con un eventuale solido in eccesso. Equilibrio dinamico La concentrazione del soluto nella soluzione satura è detta solubilità. Ad esempio la solubilità di NaCl in acqua è di 36 g per 100 ml di acqua a 20°C.

Struttura della molecola dell’acqua + 2 H O H O 104° - + 2 Processo di solvatazione di un solido in un liquido polare Due contributi: 2.Interazioni ioni-dipolo e dipolo-dipolo 1.Rottura legami ionico o intermolecolari

NaCl(s)  Na+(aq) + Cl-(aq) IONI SOLVATATI (IDRATI) - - + - + + - + - + - - + - + - + - + - + CRISTALLO IONICO

CH3OH(l)  CH3OH(aq) Alcool metilico (metanolo), CH3OH + H C O -

HCl(aq)  H+(aq) + Cl-(aq) Metano, CH4 Acido cloridrico, HCl - + Cl H C H - + HCl(aq)  H+(aq) + Cl-(aq)

La dissociazione elettrolitica influenza la conducibilità elettrica: L’acqua pura, H2O, è un debole conduttore di elettricità (contiene pochissimi ioni, cioè cariche mobili). Il saccarosio, C12H22O11, sciolto in acqua non dà luogo a dissociazione elettrolitica, quindi una sua soluzione acquosa è un debole conduttore di elettricità. Il cloruro di sodio, NaCl, dà luogo a dissociazione elettrolitica, quindi una sua soluzione acquosa è un buon conduttore di elettricità.

Legge di Henry-Effetto della pressione sulla solubilità di un gas A. Una soluzione satura di un gas è in equilibrio alla pressione P1. B. Se si aumenta la pressione a P2, il volume del gas diminuisce. Di conseguenza, la frequenza degli urti contro la superficie aumenta, e una maggiore quantità di gas è in soluzione quando si ristabilisce l’equilibrio.

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 c’è 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

CONCENTRAZIONE DELLE SOLUZIONI In generale la concentrazione di una soluzione è una misura della quantità di soluto presente in una data quantità di solvente (o di soluzione). La quantità di soluto o di solvente possono essere espresse in numero di moli, massa o volume per cui vi sono diversi modi di esprimere la concentrazione di una soluzione: Molarità Percentuale in massa (peso) Molalità Frazione molare