Università degli Studi di Perugia
Facoltà di Scienze MM. FF. NN.
Piano Lauree Scientifiche
I ° Percorso Didattico
Dissociazione ionicasoluzioni
Prof. Raimondo Germani
Dipartimento di Chimica, Università di Perugia
Dissociazione Ionica
Dissociazione Ionica
Un elettrolita è un soluto che in mezzo acquoso si dissocia in ioni per solvatazione da parte delle
molecole di acqua. Il catione e l’anione formatosi per dissociazione sono indipendenti l’uno dall’altro e
liberi di muoversi in un campo elettrico migrando rispettivamente verso il catodo e l’anodo.
Gli elettroliti possono essere suddivisi in deboli o forti:
Elettroliti deboli sono quelle sostanze che subiscono una parziale dissociazione, cioè
in soluzione oltre alle specie ioniche sono presenti anche le specie neutre.
Elettroliti forti sono quelle sostanze che subiscono una completa dissociazione, cioè
in soluzione sono presenti quasi esclusivamente specie ioniche.
 Per stabilire quantitativamente il carattere ionico
di un sale, e quindi il suo grado di dissociazione, si
può appunto valutare la conduttività della
soluzione contenente un determinato sale.
Un metodo visivo molto semplice di verificare se un sale ha carattere ionico, e quindi si dissocia in
acqua in ioni, è quello di sfruttare la variazione di colore che si può manifestare tra il sale in fase
solida e il colore della risultante soluzione acquosa contenente gli ioni liberi.
Dissociazione Ionica
I sali rameici (Cu++) di diversi anioni in forma idrata o anidra
presentano diversi colori; ad esempio, il solfato di rame è
turchese in forma pentaidrata e bianco in forma anidra, il
cloruro rameico è marrone scuro in forma anidra e verde in
forma diidrata, il bromuro rameico anidro è quasi nero.
CuSO45H2O
Le diverse colorazioni sono legate alla diversa natura degli
anioni, alla presenza di molecole di acqua di cristallizzazione e
alla loro diversa disposizione spaziale attorno agli ioni Cu++
nella struttura cristallina del solido (sfera di coordinazione).
CuCl2 2H2O
CuBr2
Cu(CH3COO)2H2O
CuCl2
Ione Rameico Cu(II)
Quando i vari sali solidi contenenti ioni rameici Cu++ sono aggiunti all’acqua, quelli aventi un forte
carattere ionico prima si solubilizzano e poi si dissociano in ioni liberando gli ioni rameici Cu++
attorniati solo da molecole di acqua ed indipendenti dall’anione (X-) del sale di partenza.
Lo ione Cu++ in acqua sarà solvatato (coordinato) da sei molecole di acqua, nella prima sfera di
solvatazione, dando origine ad uno ione acqua-complesso a struttura ottaedrica (bipiramide a base
quadrata) che è responsabile della colorazione della soluzione di celeste Cu(H2O)62+.
Cu(H2O)62+
Cu(H2O)6 2+
Soluzione acquosa di ioni rameici
Sfera di coordinazione ottaedrica
Procedura
Materiale occorrente:
Diversi sali rameici come ad esempio:
Cloruro rameico diidrato CuCl22H2O;
Solfato rameico pentaidrato CuSO4 5H2O ed anidro;
Acetato rameico diidrato Cu(CH3COO)22H2O;
Bromuro rameico anidro CuBr2 o Cloruro rameico CuCl2;
Carbonato rameico CuCO3 idrato;
Nitrato rameico Cu(NO3)2 idrato;
Acqua distillata o demineralizzata;
Provette di vetro munite di tappo, spatole per prendere i solidi.
ATTENZIONE: Tutti i sali di rame sono potenzialmente pericolosi se ingeriti, se si viene a contatto con le
soluzioni acquose dei sali lavare la parte con abbondante acqua.
Procedura
In diverse provette, munite di tappo a vite, una per ogni sale rameico che si vuole testare,
accuratamente pulita, si introduce una quantità di sale rameico tale da avere una concentrazione finale
di ioni Cu+2 circa 0,1 M (questo per avere in tutte le provette circa la stessa intensità di colore) in
maniera molto qualitativa si può introdurre una punta di spatolata di solido per ogni sale di rame.
I solidi contenuti nelle provette avranno colori diversi per i motivi detti prima.
CuSO4
CuBr2
CuCO3
Cu(NO3)2 Cu(CH3COO)2 CuCl2
Aggiungere quindi alle provette 510 ml di acqua distillata (cercare di avere lo stesso volume su tutte
le provette).
Procedura
Le soluzioni acquose risultanti per i vari sali rameici si presenteranno tutte colorate in azzurro chiaro,
eccetto la provetta contenete il carbonato di rame (CuCO3) che, essendo poco solubile, resterà quasi
tutto indisciolto come corpo di fondo.
Nel caso del sale CuCl2 anidro si può osservare alcune variazioni cromatiche. Aggiungendo al solido
solo alcune gocce di acqua il solido diventa verde neon, continuando ad aggiungere acqua la
soluzione è inizialmente verde, poi diventa celeste come tutte le altre soluzioni. La diluizione della
soluzione riduce la capacità dell’anione cloruro di complessare lo ione rameico.
Soluzioni
Una soluzione è una miscela microscopicamente omogenea di due o più sostanze (gassose, liquide o
solide). In una soluzione, il materiale presente in maggiore quantità è definito solvente e quello in
minore quantità soluto.
Che cosa vuol dire che una sostanza è solubile in un'altra?
Significa che le molecole del soluto si separano fra loro e si disperdono fra quelle del solvente in
maniera perfettamente omogenea (il sistema risulta fisicamente e chimicamente omogeneo).
Solvente: acqua
Invece, le sostanze insolubili si mantengono unite e le
loro molecole non si disperdono nel solvente.
Il solvente e il soluto possono appartenere ai tre diversi
stati della materia. Esempio di soluzioni allo stato solido
sono le leghe metalliche, quali l'acciaio (Fe + C), l'ottone
(Cu + Zn), il bronzo (Cu + Sn).
I gas sono tutti solubili fra di loro.
Esistono anche soluzioni di gas in liquidi. Per esempio,
l'anidride carbonica si scioglie in acqua entro certi limiti
dando origine alle ben note bevande frizzanti.
Soluto
Soluzioni: Categorie
SOLUTO SOLVENTE
Gas
Gas
ESEMPIO
aria (azoto, ossigeno, anidride carbonica)
Liquido Gas
aria umida (vapor d'acqua in aria)
Solido Gas
pulviscolo atmosferico (smog)
Gas
CO2 in acqua (acqua gassata)
Liquido
Liquido Liquido
vino (acqua + alcool)
Solido Liquido
acqua marina (sale in acqua)
Gas
gas in silicati (pietra pomice)
Solido
Liquido Solido
leghe dentarie (mercurio e cadmio)
Solido Solido
leghe metalliche (acciaio, bronzo, peltro)
Miscugli & Colloidi
COLLOIDI
La distinzione tra una soluzione, un colloide ed un miscuglio si basa sulle dimensioni delle particelle
presenti nel sistema. Per convenzione, un colloide è una dispersione di particelle di dimensioni
comprese fra 0,2 e 0,002 µm (micron = 10-6 metri). Se le particelle sono più grandi di 0,2 µm, si ha un
miscuglio, se sono più piccole di 0,002 µm, si ha una soluzione. In generale i componenti di una
soluzione colloidale sono formati da aggregati di molecole, mentre i componenti di una soluzione
sono molecole singole. Però, se queste molecole sono abbastanza grandi, come capita nel caso di
molte macromolecole (es. proteine, enzimi), la loro soluzione formerà un colloide.
Quindi, il criterio di distinzione fra colloidi e soluzioni
non può essere la presenza o meno di molecole singole,
ma la dimensione delle particelle che le compongono
MISCUGLI
SOLUZIONI
COLLOIDI
particelle grandi particelle medie particelle piccole
> 0,2 µm
0,2 - 0,002 µm
< 0,002 µm
Colloidi
La parola colloide richiama alla mente soprattutto sostanze dalla consistenza simile a quella di una
colla, la cui fase disperdente (soluto) è quindi liquida. Non va dimenticato però che sono colloidi
anche sostanze quali i fumi e gli aerosol.
A seconda della fase disperdente, i colloidi si distinguono in sospensioni gassose, liquide, solide.
Sospensioni gassose, o aerosol, sono i fumi e le nebbie. I fumi sono sospensioni di particelle solide in
un gas. Le nebbie sono sospensioni di particelle liquide in un gas. Sospensioni liquide sono i sol, i
gels, le emulsioni, le schiume. Sospensioni solide sono le rocce petrolifere, la pietra pomice.
CATEGORIE DI COLLOIDI
FASE DISPERSA FASE DISPERDENTE
NOME
ESEMPIO
Solido
Gas
Fumo Aerosol Fumo
Liquido
Gas
Nebbia  Aerosol
Solido
Liquido
Sol, Gel
Liquido
Liquido
Emulsione
Gas
Liquido
Schiuma
Solido
Solido
Sospensione solidaAmetista
Liquido
Solido
Emulsione solida Rocce petrolifere
Gas
Solido
Schiuma solida Pietra pomice
Nebbia
Vernice, Gelatina
Latte
Schiuma birra
Colloidi
I sistemi colloidali sono caratterizzati da un elevato rapporto area/volume fra la superficie delle
particelle e il loro volume. Detto in altri termini, poiché nei colloidi la quantità di particelle disperse
è molto grande, la loro superficie complessiva è anch'essa molto grande e di conseguenza
l'interazione fra le due fasi è importante. Per esempio, un cubo di 1 cm di lato ha una superficie di 6
cm2, il materiale dello stesso cubo ridotto a cubetti di 0,002 µm ha una superficie di 3.000 m2 a
causa della grande superficie di contatto fra le due fasi.
Zolfo
Lo zolfo è un elemento molto diffuso in natura. È presente sotto forma di zolfo elementare, come
idrogeno solforato (H2S), come anidride solforosa (SO2) e solforica (SO3) o sotto forma di solfuri e
solfati in molti minerali.
Lo zolfo, in tutte le tre fasi, è presente in diverse forme allotropiche. In queste modificazioni gli
atomi di zolfo danno origine a molecole cicliche o a catene con diverso numero d’atomi.
La distinzione tra una vera soluzione e una soluzione colloidale è normalmente fatta in base alle
dimensioni delle particelle presenti.
Pur essendo le particelle colloidali in generale troppo piccole perché siano trattenute dalla carta da
filtro o per essere visibili al microscopio ottico, la loro presenza può essere messa in evidenza con
mezzi ottici. Una proprietà dei sistemi colloidali è quella di diffondere la luce. Questo effetto, detto
effetto Tyndall, somiglia per qualche aspetto alla fluorescenza, ma i due fenomeni hanno origini
fisiche totalmente differenti.
L’esperienza proposta, di facile esecuzione, permette di realizzare un semplice sistema colloidale a
partire dallo zolfo e, di verificare l’effetto di diffusione della luce.
Procedura
Materiale occorrente:
Zolfo in polvere (reperibile presso i negozi di giardinaggio);
Alcol etilico al 95%;
Acqua distillata o deionizzata;
Latte;
Alcune provette, un imbutino e della carta da filtro;
Un puntatore laser.
ATTENZIONE: L’alcool etilico è un solvente infiammabile, durante le operazioni stare
lontani da fiamme o da corpi incandescenti.
Procedura
Colloide di zolfo
Sospendere lo zolfo in polvere, circa una punta di spatola, in 10-20 ml di etanolo 95%. Agitare il
contenitore per alcuni minuti, quindi filtrare la sospensione direttamente in una provetta o altro
contenitore contenente 15-20 ml d’acqua, raccogliendo alcune gocce della soluzione etanolica.
Avvicinando la provetta ad una fonte di luce come una semplice lampadina, si osserverà il fenomeno
della dispersione della luce. Se la dispersione non si osserva aggiungere altre gocce finché il
fenomeno non è ben visibile
L’esperimento avrebbe un risultato più appariscente, se si avesse la possibilità di illuminare il
contenitore con un fascio di luce (fascio laser di un puntatore), in una stanza buia. In questo caso,
per il fenomeno della diffusione, il contenitore sembrerebbe avere luce propria diffondendola
nella stanza.
Procedura
Colloide di latte
Una sospensione colloidale si può fare anche molto semplicemente utilizzando del latte. Riempire un
beaker da 200 ml o un bicchiere fino a ¾ di acqua ed aggiungere 1-2 gocce di latte. Tutta l’acqua
contenuta nel bicchiere diventerà immediatamente lattescente. Avvicinando al bicchiere una fonte di
luce come una torcia, si osserverà il fenomeno della dispersione della luce.
Il latte è una emulsione (una sospensione colloide) di micro-goccioline (20-30 m) di grasso disperse in
una soluzione acquosa.
Le micro-gocciline sono dovute alle micelle formate dall’aggregazione di diversi monomeri proteici di
caseina che associano e disperdono il materiale lipofilo nel mezzo acquoso.
Nel latte sono presenti diverse caseine che rappresentano circa 80% in peso delle proteine totali
presenti nel latte. In condizioni normali tale sospensione è stabile poiché i vari aggregati di caseina sono
carichi negativamente e si respingono elettrostaticamente, evitando la loro fusione e precipitazione.
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SOLUZIONI E SOSPENSIONI
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Effetto Tyndall