Le soluzioni
Una soluzione viene definita come un sistema omogeneo costituito da due o più componenti
Il componente presente in maggiore quantità viene detto solvente, quello/i in minore
quantità soluto/i
Ci occuperemo di soluzioni in cui almeno un componente si trova allo stato liquido
La composizione di una soluzione viene definita precisando le quantità relative dei
componenti che la costituiscono, o le loro quantità contenute in un volume unitario di
soluzione, ossia definendone la concentrazione
La concentrazione è una proprietà intensiva
Modi usuali di esprimere la composizione delle soluzioni
1. Percento in massa, o peso %. Rappresenta il rapporto % tra la massa di soluto, ms,
o di solvente, mS, e la massa della soluzione:
Peso % di soluto = ms /(ms + mS) · 100
Peso % di solvente = mS /(ms + mS) · 100
2. Percento in volume, o volume %. Rappresenta il rapporto % tra il volume v di un
componente e il volume V della soluzione:
Volume % = (v / V) · 100
E’ da notare che i volumi dei componenti non sono additivi: per esempio sciogliendo 500 mL di
etanolo in 500 mL di acqua si ottengono solo 966 mL di soluzione
3. Massa di soluto per unità di volume di soluzione. Questa concentrazione è data
dal rapporto tra la massa di soluto ms (spesso espressa in g) e il volume di soluzione,
V (di solito espresso in dm3 o L) in cui questo è disciolto:
c = ms/ V
(g /dm3 o g / L)
La concetrazione così espressa dipende dalla temperatura
4. Parti per milione (ppm). E’ un modo per esprimere la concentrazione di soluzioni molto
diluite. Esprime le parti di soluto ogni milione di parti di soluzione (es mg di un
componente ogni kg di soluzione).
Modi di esprimere la concentrazione delle soluzioni
• Molarità (M). E’ definita dal rapporto tra il numero di moli di soluto (ns) e il volume V
(espresso in dm3 o L) di soluzione in cui è disciolto:
C = [soluto] = ns / V
(mol /dm3 o mol /L) o M
Come simbolo della concentrazione molare si usa la formula del soluto racchiusa tra
parentesi quadre. Es. le scritture [Na2CO3]; [Na+]; [CO32-] indicano che le
concentrazioni di carbonato di sodio o dei suoi ioni sono espresse in mol/dm3 o mol/L
Anche la molarità dipende dalla temperatura
• Molalità (m). E’ data dal rapporto tra il numero di moli di soluto (ns) e la massa di
solvente (mS) espressa in kg, in cui sono disciolte:
m = ns / mS
(mol/kg)
La molalità di una soluzione rappresenta il numero di moli di soluto disciolte in un kg di
solvente puro (non dipende dalla temperatura)
• Frazione molare (X). Rappresenta il rapporto tra il numero di moli di un componente
(soluto o solvente) e il numero totale di moli presenti nel sistema
L’acqua come solvente
La natura dipolare delle molecole di
acqua rende questo solvente
particolarmente adatto alla
solubilizzazione di sostanze ioniche
Nel solido ionico, es. NaCl, gli ioni
costituenti formano una struttura
ordinata in cui ogni cationi è attorniato
da un numero definito di anioni, in
stretto contatto, occupando posizioni
regolari nel reticolo cristallino
In soluzione i singoli ioni sono indipendenti, ognuno attorniato da molecole di acqua (ioni
solvatati), muovendosi in tutte le direzioni, disperdendosi uniformemente nel volume
della soluzione.
La concentrazione massima di soluto per unità di volume di soluzione, ad una data
temperatura, definisce la solubilità di quella sostanza in quel definito solvente.
Modalità di preparazione di una soluzione
Soluzioni di gas in liquidi
Mentre i gas sono miscibili in tutti i rapporti, la quantità di gas che si può sciogliere in un
liquido è limitata.
La massima concentrazione di gas in un liquido (espressa in numero di moli per litro di
soluzione), ad una data temperatura, definisce la solubilità del gas in quel solvente.
La solubilità (S) di un gas è direttamente proporzionale alla sua pressione parziale
(p) nella fase gassosa soprastante la soluzione:
Legge di Henry:
S = K· p
La costante di proporzionalità K (costante di Henry;
mol-1 L-1 atm-1) dipende dalla natura del gas (vedi
tabella), dal solvente e dalla temperatura
La legge di Henry è valida rigorosamente solo per soluzioni diluite di gas poco solubili che
non reagiscono con il solvente: non è quindi applicabile ai gas HCl, NH3, SO2
Effetto della temperatura sulla solubilità di un gas
In generale la solubilità (S) dei gas nei liquidi è modesta e diminuisce
all’aumentare della temperatura