Caso di soluzione ottenuta da una
reazione chimica col solvente
Solubilizzazione di un composto ionico ad opera dell’acqua
La variazione di energia si chiama DHdissoluzione
Alcuni solidi si sciolgono in liquidi con processo endotermico altri con
processo esotermico .
Preparazione di un litro di
CuSO4 per diluizione
L’etichetta su una bottiglia di
acido cloridrico concentrato
LE SOLUZIONI
Sono miscele omogenee di due o più sostanze
Sostanze che compongono la soluzione
Componente presente in maggiore quantità
Ogni altro componente
Componenti
Solvente
Soluto
Le proprietà delle soluzioni non dipendono dalle quantità assolute
di ciascun componente quanto dai rapporti tra le quantità dei vari
componenti ovvero dalle quantità relative dei vari componenti →
le concentrazioni
Metodi misura della concentrazione
in soluzioni ideali
Percentuale in massa (m%).
La quantita' di soluto e' espressa in unita'
di massa (ad esempio g) ed e' rapportata
in percentuale alla massa della soluzione
espressa nelle stesse unita' di misura:
m (%) = msoluto/msoluzione x100
Quindi m(%) rappresenta grammi di soluto
per 100 grammi di soluzione
Metodi misura della concentrazione
Percentuale in volume
La quantita' di soluto e' espressa in unita' di
volume (ad esempio l) ed e' rapportata in
percentuale al volume della soluzione
espressa nelle stesse unita' di misura
V(%)=Vsoluto/Vsooluzione x100
Poco usato perché i volumi spesso non
sono additivi
Le percentuali
Indica la composizione percentuale dei vari
componenti la soluzione.
Percentuale in moli : moli di soluto in 100 moli totali
Percentuale in peso (% P/P) : grammi di soluto in 100
grammi totali
Percentuale in peso di soluto per volume di soluzione
(% P/V): grammi di soluto in 100 ml totali
Percentuale in peso rispetto al solvente : grammi di
soluto in 100 g di solvente puro
Percentuale in volume (%V/V): volume di soluto in
100 volumi di soluzione
Metodi misura della concentrazione
Frazione molare (c)
La quantita' di soluto e' espressa in moli ed e'
rapportata alla quantita' di soluzione espressa
come somma delle moli di tutti i componenti:
c=nsoluto/ntotali
Quindi la frazione molare c rappresenta il
numero di moli di soluto che corrisponde ad 1
mole di soluzione.
Metodi misura della concentrazione
Molarita' (M)
La quantita' di soluto e' espressa in moli ed e'
rapportata alla quantita' di soluzione, espressa
in litri:
M= n/V(l)
con n= numero di moli
V= volume in l
Quindi la molarita' rappresenta il numero di moli
di soluto presenti in 1l di soluzione + utile della
M quando la temperatura della soluzione varia
Metodi misura della concentrazione
Molalita' (m )
La quantita' di soluto e' espressa in moli
ed e' rapportata alla quantita' di solvente
(non soluzione) espressa in kg :
m= n/msolvente(kg)
Quindi la molalita' rappresenta il numero di
moli di soluto presenti in 1kg di solvente
Metodi misura della concentrazione
• Parti per milione
ppm= parti soluto/106parti soluzione (mg/L)
• Parti per miliardo
ppb= parti soluto/109 parti soluzione (μg/L)
Le parti possono essere espresse in massa
o in volume
Metodi misura della concentrazione
Normalità (N)
N= neq/V (l)
esprime il numero di equivalenti di soluto per
litro di soluzione. Gli equivalenti sono le quantità
di sostanza che hanno la stessa capacità di
combinazione nelle reazioni chimiche. Gli
equivalenti sono numericamente uguali alle moli
o a frazioni semplici di esse.
EQUIVALENTI
Peso equivalente: di una sostanza la sua quantità in grammi che reagisce
completamente con 1 g di idrogeno o con 8 g di ossigeno.
Si definisce equivalente o grammoequivalente di una sostanza la quantità in
grammi corrispondente al peso equivalente.
Gli equivalenti o sono quantità in grammi delle diverse sostanze che reagiscono
completamente tra loro.
Gli equivalenti reagiscono e si formano sempre in rapporto unitario (1 : 1).
Un composto può entrare in reazioni diverse con rapporti stechiometrici diversi,
il peso equivalente non può essere dedotto a priori ma solo considerando il
composto nel contesto della reazione a cui partecipa o per la quale deve essere
usato.
Per un elettrolita (acido, base, sale) il numero di equivalenza z è uguale al numero
di equivalenti del suo anione o del suo catione
P.E. =
neq (eq) =
P.M.
z
m (g)
= z (eq) • n (mol)
PE (g/eq)
 Per un catione o un anione il numero di equivalenza z coincide con la sua carica.
 z è uguale al numero di elettroni ceduti o acquistati da una sostanza durante
una reazione redox
Esempio  Calcolare il peso equivalente dei seguenti acidi o basi: a)
perclorico; b) solforico; c) idrossido di zinco
a) HClO4 → monovalente quindi z = 1 eq/mol
P.E. = P.M./z = 100.46 (g/mol)/ 1(eq/mol) = 100.46 g/eq
b) H2SO4 → divalente quindi z = 2 eq/mol
P.E. = P.M./z = 98.08 (g/mol)/ 2(eq/mol) = 49.04 g/eq
c) Zn(OH)2 → divalente quindi z = 2 eq/mol
P.E. = P.M./z = 99.41 (g/mol)/ 2(eq/mol) = 49.71 g/eq
Reazione di neutralizzazione. Il peso equivalente è il peso in grammi
di sostanza che cede una mole di H+ se si tratta di un acido o acquista
una mole di H+ se si tratta di una base. P.E.=P.M.\n° moli H+
scambiati
Reazione di ossidoriduzione. Il peso equivalente è il peso in grammi
di sostanza che cede acquista o cede una mole di elettroni.
P.E.=P.M.\n° moli e- scambiati
Esempio Calcolare il peso equivalente di KMnO4 nella semireazione di
riduzione in ambiente acido. Determinare, inoltre la normalità di una
soluzione che contiene 0.02 moli di KMnO4 in un litro.
MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O
PE (KMnO4) = PM / 5 = 158 /5 = 31.6 g/eq
Poiché 0.02 moli su 1 l → 0.02 M
N = z M = 5 • 0.02 = 0.1
LE DILUIZIONI
Soluzione a concentrazione nota → soluzione a
concentrazione minore
Soluzione1 a concentrazione M1, volume V1 → soluzione2 a concentrazione
M2 (M2 < M1) e V2, tra le due soluzioni esiste la relazione:
V1M1 = V2M2
La molarità M di una soluzione di densità d (g/ml) in cui m% è la
percentuale in peso del generico soluto B di peso molare PMB si ricava
dalla seguente relazione:
M=
m% • d
PMB
• 10
Solubiltà = massima concentrazione di soluto ottenibile a una certa T o
concentrazione della soluzione in presenza di un corpo di fondo
DHsoluzione.= Eret+ DHsolvatazione
Queste due energie dipendono
dalla carica e dalle dimensioni
degli ioni dove
Eret energia che occorre fornire
per allontanare gli ioni del reticolo
a distanza infinita
Se Eret> DHsolvatazione processo
endotermico
Se Eret < DHsolvatazione processo
esotermico
La dissoluzione di solidi contenenti
ioni a carica elevata (es. AlF3,
Cr2O3) è troppo endotermica
(elevata Ereticolare) perché tali solidi
possano essere molto solubili in
acqua.
Zucchero candito
Effetto dell’aumento di
temperatura sulla
solubilità di alcuni sali
Solubilità dell’ossigeno
Legge di Henry
Pgas= k Cgas
Dove P è la pressione
parziale del gas e C la
concentrazione del gas
disciolto nel liquido
Se il soluto è poco volatile
Psolv.= csolvP°solv
Legge di Raoult
Pi= ciP°i
Dimostrazione abbassamento tensione di vapore
Soluzioni ideali a due componenti (volatili)
P = PA + PB
(legge di Dalton)
PA = cA P°A; PB = cB P°B (legge di Raoult)
P = cA P°A + cB P°B
Soluzione ideale: le forze
attrattive A-B devono essere simili
alle forze attrattive A-A e B-B
(es. benzene-toluene)
Soluzioni non ideali con deviazioni positive
Le forze attrattive A-B sono più deboli delle forze attrattive A-A e
B-B (Teb più bassa; es. acqua-etanolo; etanolo-benzene)
Processo endotermico
Soluzioni non ideali con deviazioni negative
Le forze attrattive A-B sono più forti delle forze attrattive A-A e
B-B [Teb più alta; es. acqua-acido (legami idrogeno); acetonecloroformio]
Processo esotermico
Soluzioni reali diluite si avvicinano al comportamento ideale
Distillazione (miscele ideali)
l+v
vapore
liquido
0,45
0,73
Teb(toluene): 110,6°C
Teb(benzene): 80,1°C
Distillazione frazionata
0,2
Alla fine: benzene quasi puro come distillato
e toluene quasi puro come residuo
Distillazione frazionata
Distillazione (miscele non ideali)
Raoult:
dev. positive
Raoult:
dev. negative
Da sinistra: etanolo quasi puro come
residuo e azeotropo come distillato
Da destra: benzene quasi puro come
residuo e azeotropo come distillato
Da sinistra: cloroformio quasi puro come
distillato e azeotropo come residuo
Da destra: acetone quasi puro come
distillato e azeotropo come residuo
Abbassamento crioscopico e innalzamento
ebullioscopico di una soluzione
DTc= Kc m
DTe=Ke m
Pressione osmotica pV= nRT
Effetto dell’osmosi sui cetrioli e
le prugne