Lo stato liquido , d.d.s. e soluzioni Lezione 23 – Lo stato liquido , d.d.s. e soluzioni

Diagramma di stato : esempio dell’acqua

Diminuzione della tensione di vapore in una soluzione

Legge di Raoult: il rapporto fra la diminuzione della tensione di vapore della soluzione rispetto a quella del solvente e la tensione di vapore del solvente è uguale al rapporto fra il numero di moli del soluto e il numero totale di moli (soluto più solvente): p°- p n  =  p° n + N  

Avremo anche: p°- p n n  =  ; p°- p =  · p° p° n + N n + N n n N p = p° -  · p° = p°· (1 - ) = p° ·  = p° · χ A n + N N + n N + n   cioè la tensione di vapore di una soluzione contenente un soluto non volatile è uguale alla tensione di vapore del solvente puro moltiplicata per la sua frazione molare, indicata con il simbolo χ A.

Si può generalizzare la legge di Raoult per un soluto volatile : PA+B = χ A P°A + χ B P°B dove χ A e χ B rappresentano le frazioni molari del solvente e del soluto.

Esempio di applicazione della legge di Raoult : a 90 °C la tensione di vapore di une soluzione di 6 grammi di glucosio (C6H12O6) in 100 grammi di acqua, sapendo che la tensione di vapore dell'acqua a tale temperatura vale 525,8 mmHg. Il numero di moli di soluto e di solvente può essere al solito ottenuto dividendo il peso in grammi delle due sostanze per i rispettivi pesi molecolari, che sono 180,2 per il glucosio e 18,0 per l'acqua. Abbiamo così   525,8 – p 6/180,2  =  525,8 6/180,2 + 100/18 da cui p (tensione di vapore della soluzione) = 522,7 mmHg.

Crioscopia ed ebullioscopia

Approssimazione delle Legge di Raoult (per soluzioni diluite) p°- p n  =  p° N   da cui p°- p = p°· n/N

Dalla figura precedente è chiaro come l'innalzamento della temperatura di ebollizione sia proporzionale alla diminuzione della tensione di vapore della soluzione rispetto al solvente puro, dunque potremo porre: Te = Ke·n     E' questa l'espressione della legge generale della ebullioscopia

Costanti ebullioscopiche di alcuni solventi:   Solvente Temperatura di ebollizione a 760 mmHg Ke (°C/mol) Acido acetico 118,1 3,07 Acqua 100,0 0,51 Alcol etilico 78,3 1,22 Cloroformio 61,2 3,63 Etere dietilico 34,5 2,02 Fenolo 182,0 3,56

Costanti crioscopiche di alcuni solventi : della crioscopia Tc = Kc·n     Costanti crioscopiche di alcuni solventi : Solvente Temperatura di congelamento Kc (°C/mol) Acido acetico 16,6 °C 3,9 Acqua 0,0 °C 1,86 Benzene 5,4 °C 5,12 Cloroformio -63,5 °C 4,67 Fenolo 43,0 °C 7,40 Nitrobenzene 5,7 °C 6,89  

Te = Ke · g/M Tc = Kc · g/M   dove g rappresenta il numero di grammi di soluto sciolti in 1000 g di solvente ed M la massa molare della sostanza disciolta. Come esempio supponiamo che si voglia determinare il peso molecolare dell'acqua ossigenata e che si siano sciolti 2,8 g di tale composto in 100 g di acqua comune. Per la soluzione così ottenuta si misura una temperatura di inizio di congelamento pari a -1,55 °C. L'acqua pura congela a 0 °C, dunque Tc vale 1,55 °C. D'altra parte la soluzione in esame corrisponde ad una soluzione contenente 28 g di soluto in 1.000 g di solvente, infatti 2,8 : 100 = x : 1000, dove x è appunto uguale a 28. La costante crioscopica dell'acqua vale 1,86 °C mol-1. Abbiamo così tutti i dati necessari e possiamo scrivere : 28 1,55 = 1,86 ·  M da cui M = 33,6. Il peso molecolare dell'acqua ossigenata è 34,0

Applicazioni dell’osmosi inversa:  rene artificiale  dissalazione dell’acqua di mare