I sistemi a più componenti

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1 I sistemi a più componenti
Sistemi omogenei liquidi costituiti da più di una sostanza con composizione variabile con continuità entro certi limiti più o meno ampi sono detti soluzioni Sistemi omogenei solidi, analoghi a quelli liquidi, si chiamano soluzioni solide Es. due liquidi se miscibili in certi rapporti danno un sistema omogeneo e quidi soluzione, se sempre immiscibili danno un sistema etereogeneo. Gas sono miscibili in tutte le loro proporzioni e sono quindi sistemi sempre omogenei Soluti: uno o più componenti solidi o gassosi sciolti in un liquido detto solvente. Se soluzione formata da due o più componenti liquidi, in genere il solvente è considerato quello in quantità maggiori.

2 La composizione delle soluzioni liquide
Massa del soluto e del solvente. Se i componenti sono liquidi si può avere volume del soluto e solvente. Dividendo massa, o volume, del soluto per la massa, o volume, della soluzione e moltiplicando per 100 si ha la percentuale in massa, o volume, del soluto nella soluzione. Es. NaCl al 5% in peso, 5 g di NaCl per 100 g di soluzione CH3OH al 10% in volume, 10 dm3 di alcol per ogni 100 dm3 di soluzione Frazione molare: n1 n2 x1 = x2 = n1 + n2 n1 + n2

3 La concentrazione quantità di sostanza quantità di sostanza Cm = CM =
massa di solvente volume di soluzione Dipende da T

4 Interconversione tra CM e Cm
Per farlo è necessario conoscere la densità della soluzione, d = massa /volume: d 1 CM = Cm = M1 d M1 1 + - Cm 1000 CM 1000 Solubilità = la massima quantità di soluto che si scioglie in una quantità definita di solvente o soluzione. E’ costante a T costante; se soluto è gas, è costante a P e T costante Dipende dalla natura chimica del solvente e del soluto Soluzione satura = il soluto ha raggiunto il suo valore di solubilità. Quindi il soluto disciolto in una sua soluzione satura è in equilibrio con il soluto puro n fase separata, ossia presente come corpo di fondo.

5 In genere espressa in g/dm3 o in molarità
di In genere espressa in g/dm3 o in molarità

6 Processo di solubilizzazione di composti ionici
Dipolo elettrico Solvatazione o idratazione

7 Processo di solubilizzazione di composti ionici

8 Termodinamica di dissoluzione di prodotto ionico
DHsol = DHret + DHidr Entalpia di solubilizzazione Termine positivo Termine negativo In genere, il contributo entalpico alla solubilizzazione di composti ionici risulta contrario al processo di dissoluzione, perché il contributo di entapia di idratazione non è abbastaza negativo da compensare il contributo positivo dell’entalpia reticolare

9 Termodinamica di dissoluzione di prodotto ionico
TDS > DH Entropia di solubilizzazione contributo sempre favorevole Man mano che il processo di solubilizzazione va avanti, la conc. della soluzione aumenta, DS diminuisce e puo’ diventare anche negativo. All’equilibrio DHsol – TDS = 0 e la soluzione è satura. Da questo punto in poi pur aggiungendo sale la concentrazione del sale non aumenta più, ma il solido rimane come corpo di fondo. La solubilità è costante a T costante una volta stabilito il soluto e il solvente, perche’ dipnende solo dalla loro natura chimica.

10 Solubilità di Sali in acqua

11 Solubilità di Sali in diversi solventi

12 Dissoluzione di composti molecolari liquidi e solidi
Principio di Mitscherlich: similia similibus solvuntur (i simili sono sciolti da simili) L’interazione tra composto molecolare, soluto, e solvente è di tipo di Van der Waals DHsol piccolo, se interazione soluto-solvente e solvente-solvente sono delle stesso ordine di grandezza e dello steso tipo. Entropia di mescolamento determina completa solubilità in tutte le proporzioni. Es. completamente miscibili in tutte le proporzioni sono

13 Dissoluzione di composti molecolari liquidi e solidi
Principio di Mitscherlich: similia similibus solvuntur (i simili sono sciolti da simili) Se i due liquidi sono strutturalmente molto diversi, per es. acqua e benzene, sono praticamente immiscibili. Temine entalpico è infatti sfavorevole alla dissoluzione e predomina su quello entropico. Se il soluto è solido, vale lo stesso criterio del soluto liquido. Insolubilità di solidi covalenti polimeri e metalli per elevata entalpia reticolare, ad eccezione del solvente Mercurio che porta in soluzione i metalli, amalgama Solubilità di composti con legame a idrogeno

14 Qundi, DS sfavorito nel processo di solubilizzazione,
ma DHsol < 0 è favorita perché gas non ha forze rilevanti di interazione DHsol piccola -> poca solubilità del gas

15 Solubilità dei gas CO2 più solubile di O2, perche’ ho legame polare C=O Legge di Henry: Solubilità del gas proporzionale alla pressione parziale del gas (per moderate pressioni)

16 Principio di Le Chatelier-Braun
Se si esercita un’azione su un sistema all’equilibrio che tenda a cambiare uno dei parametri da cui l’equilibrio dipende, il sistema reagisce in modo tale da rendere minore quel cambiamento, o comunque da opporvisi. Aumento la P, diminuendo il V o aumentando il numero di particelle in fase gassosa. Il principio mi dice che il sistema evolverà in modo tale da minimizzare l’aumento di P e quindi ciò avviene se piu’ gas si scioglie nel solvente, aumentando di fatto la sua solubilità

17 Principio di Le Chatelier-Braun
Per soluti solidi e liquidi, la temperatura è il parametro che determina lo stato di eq. Per soluti gassosi, la temperatura e la pressione sono i parametri che determinano lo stato di eq. Solubilizzazione è endoentalpica Solubilizzazione è esoentalpica