SOLUZIONI
LE SOLUZIONI
• Le soluzioni sono miscele omogenee di due o più specie chimiche in
proporzioni variabili con continuità entro certi limiti definiti.
• La loro composizione e le loro proprietà sono uniformi in ogni parte
SOLVENTE è la sostanza presente in maggior quantità o che
determina lo stato della materia in cui la soluzione esiste.
SOLUTO è la sostanza presente in minor quantità
• Le soluzioni possono esistere in ognuno dei tre stati della materia: gas,
liquido o solido
•
•
Il caso più comune è quello di soluzioni liquide (soluzioni di gas, solidi o
liquidi sciolti in un liquido).
Si possono però avere:
Soluzioni gassose: in genere i gas possono mescolarsi in tutte le proporzioni
per dare soluzioni gassose.
•
Soluzioni liquide: sono le più comuni e sono ottenute nella maggior parte
dei casi sciogliendo un gas o un solido in un liquido. Sono comuni anche le
soluzioni liquido-liquido (possono non essere miscibili in tutte le
proporzioni).
•
Soluzioni solide: sono principalmente leghe di due o più metalli. Le leghe di
mercurio (l’unico metallo liquido) con altri metalli sono chiamate amalgame
(e possono essere sia liquide che solide).
SOLUBILITÀ
In generale solo una quantità finita di un solido si scioglie in un dato volume di
solvente dando luogo ad una soluzione satura, cioè una soluzione in equilibrio con
un eventuale solido in eccesso.
Equilibrio
dinamico
La concentrazione del soluto nella soluzione satura è detta solubilità. Ad
esempio la solubilità di NaCl in acqua è di 36 g per 100 ml di acqua a 20°C.
SOLUBILITÀ
E’ la quantità di soluto in una soluzione satura ad una temperatura
definita.
Si esprime come massa in grammi di sostanza che si scioglie in 100 g di
solvente puro.
Una soluzione è insatura quando il solvente è ancora in grado
di sciogliere soluto o soluti.
Una soluzione insatura può essere diluita, se la quantità di
soluto disciolta è piccola o concentrata se invece è grande,
relativamente alla quantità di solvente.
FATTORI CHE INFLUENZANO LA SOLUBILITA’ DI UN
SOLUTO B IN UN SOLVENTE A
Temperatura
Aumento di T:
la solubilità di B in A
può aumentare o
diminuire a seconda
che B si sciolga con
assorbimento o
cessione di calore.
La solubilità dei gas in
acqua aumenta con il
diminuire di T.
Pressione
Non ha effetto sulla
solubilità di soluti solidi
o liquidi in liquidi.
Aumento di P:
la solubilità di un gas in
un liquido aumenta con
l’aumentare della
pressione parziale del
gas sulla soluzione
(legge di Henry).
IL PROCESSO DI SOLUBILIZZAZIONE
I soluti possono essere:
I solventi possono essere
• ionici
• di tipo covalente polare
• di tipo covalente polare
• di tipo covalente non polare
• di tipo covalente non
polare
I soluti ionici sono solubili in solventi covalenti polari.
I soluti covalenti polari sono solubili in solventi covalenti polari.
I soluti non polari (o leggermente polari) sono solubili in solventi
non polari (o leggermente polari).
Per tutti vale la legge….
IL SIMILE SCIOGLIE IL SIMILE:
un solvente polare scioglie un soluto polare
e
un solvente apolare scioglie un soluto apolare
SOLIDO IONICO IN SOLVENTE COVALENTE POLARE
(dissociazione ionica)
Le molecole di H2O si comportano come dipoli e si orientano verso i cristalli di NaCl,
in modo tale da orientare i propri poli positivi e negativi verso gli ioni periferici di
carica opposta, vincendo progressivamente le forti attrazioni esistenti.
+
ione sodio
ione cloruro
δ+
δ+
molecola d’acqua
+
-
Solubilità di un solido covalente polare in un solvente polare
Il glucosio forma con l’acqua legami a idrogeno. Da un cristallo si separano
molecole idratate
CH2OH
H
C
C
H
OH
OH C
H
O
H
H
C
C
OH
=
=
OH
glucosio
12
SOLUTO APOLARE IN SOLVENTE APOLARE
naftalene
trielina
Il naftalene è solubile nella trielina perché tra le
due sostanze si instaurano le forze di Van der
Waals.
LIQUIDI APOLARI
tetracloruro di carbonio
bromo
miscela
+
Due o più liquidi apolari si miscelano tra loro
instaurano le forze di Van der Waals.
perché tra essi si
Soluzioni di liquidi in liquidi:miscibilità.
Liquidi polari
Alcol etilico
+
+
-
Acqua
-
++ -+
+ - + +
+ + -+ +
-+ + -+ +- - + - + +-+- + +-++ -- ++ -+
+
+
+
+
+
+
Due o più liquidi polari si miscelano tra di loro grazie all’instaurarsi di
attrazioni dipolo-dipolo
LIQUIDI POLARI E APOLARI
olio
acqua
miscela
+
++
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Un liquido apolare non potrà miscelarsi con uno
polare, perché le forze intermolecolari sono diverse
+
2. Soluzioni acquose ed elettroliti
I composti ionici in acqua si dissociano, ovvero
liberano ioni: le molecole d’acqua separano gli ioni
di carica opposta già presenti nel composto
NaCl(s) ⇄ Na+(aq) + Cl-(aq)
Queste soluzioni conducono elettricità.
Copyright ©2009 Zanichelli
editore
Le idee della chimica
2. Soluzioni acquose ed elettroliti
I composti polari (come gli acidi) in acqua si
ionizzano: le molecole dipolari dell’acqua
spezzano i legami covalenti polari della molecola
con conseguente formazione di ioni:
HCl(g) ⇄ H+(aq) + Cl–(aq)
Queste soluzioni conducono elettricità.
Copyright ©2009 Zanichelli
editore
Le idee della chimica
2. Soluzioni acquose ed elettroliti
I composti molecolari formano soluzioni per
dispersione nell’acqua delle molecole
elettricamente neutre; l’acqua rompe i deboli
legami intermolecolari.
Queste soluzioni non conducono elettricità.
2. Soluzioni acquose ed elettroliti
Tutti i composti che in soluzione producono ioni
per dissociazione o per ionizzazione prendono il
nome di elettroliti.
Un elettrolita è una sostanza che rende
elettricamente conduttrice la soluzione acquosa in
cui è disciolto.
CONCENTRAZIONE DELLE SOLUZIONI
In generale la concentrazione di una soluzione è una misura della quantità
di soluto presente in una data quantità di solvente (o di soluzione).
La quantità di soluto o di solvente possono essere espresse in numero di
moli, massa o volume per cui vi sono diversi modi di esprimere la
concentrazione di una soluzione:
•Percentuale in massa (% m/m)
•Percentuale massa su volume (% m/V)
•Percentuale in volume (% V/V)
•Molarità
•Molalità
•Frazione molare
La concentrazione percentuale in massa (% m/m)
indica la quantità in grammi di soluto sciolta in 100 grammi di
soluzione.
La concentrazione percentuale massa su volume (% m/V)
indica la quantità in grammi di soluto sciolta in 100 mL di
soluzione.
La concentrazione percentuale in volume (% V/V) indica
il volume in millilitri di soluto sciolto in 100 mL di soluzione.
Questo è il metodo usato anche per calcolare il grado alcolico di
una bevanda.
Molarità
E’ il numero di moli di soluto presenti in un litro di soluzione:
moli di soluto
Molarità 
litri di soluzione
Le unità sono mol/litro ma sono generalmente indicate con M.
Ad esempio una soluzione ottenuta sciogliendo 0,20 moli di NaCl in acqua sino ad
un volume di 2,0 l ha molarità:
0,20 moli
 0,10 mol/l  0,10 M
2,0 litri
Preparazione in laboratorio di una soluzione 0,01M di di K2MnO4
0,0025 moli (0,395 g) in 250 ml di acqua
Molalità
E’ il numero di moli di soluto per chilo di solvente:
moli di soluto
molalità 
Kg di solvente
Le unità sono mol/Kg ma sono generalmente indicate con m.
Ad esempio una soluzione ottenuta sciogliendo 0,20 moli di NaCl in 2000 g di
acqua ha molalità:
0,20 moli
 0,10 mol/Kg  0,10 m
2,0 Kg
Esempio: Calcolare la molalità di una soluzione ottenuta sciogliendo 5,67 g di
glucosio (C6H12O6) in 25,2 g di acqua
5,67 g
n glucosio 
 0,0315 mol glucosio
180,2 g/mol
0,0315 mol
molalità 
 1,25 m
-3
25,2  10 Kg
Frazione molare
Per una soluzione fra due componenti A e B la frazione molare di A è definita:
moli di A
moli di A
xA 

moli totali soluzione moli di A  moli di B
Ad esempio in una soluzione ottenuta sciogliendo 0,0315 moli di glucosio in 25,2
g di acqua la frazione molare del glucosio è:
25,2 g
n H 2O 
 1,40 mol H 2O
18,0 g/mol
x H 2O
1,40

 0,978
0,0315  1,40
0,0315
x glucosio 
 0,022
0,0315  1,40
x H 2O  x glucosio  1