Chimica e laboratorio

Chimica e laboratorio Solubilità e proprietà colligative Classi quarte Docente: Luciano Canu Anno Scolastico 2008/2009

Prerequisiti • Conoscere il concetto di energia • Energia cinetica • Energia potenziale • Unità di misura dell’energia • Conoscere i legami chimici primari e secondari • Sapere che a ciascun tipo di legame è associata una energia di legame • Conoscere i passaggi di stato e le energie associate • Sapere cosa è la mole • Saper descrivere gli stati della materia • Conoscere le caratteristiche dei diversi tipi di sostanze

Obiettivi • Comprendere e saper descrivere i meccanismi di solubilizzazione di sostanze diverse

Soluzioni liquide • Sistemi omogenei in cui un soluto è sciolto in un solvente • Miscuglio formato da almeno due componenti diversi con proprietà, fisiche e chimiche costanti in ogni suo punto • Le proprietà di una soluzione dipendono dai componenti, dalla loro concentrazione e sono, in genere, diverse da quelle dei componenti puri • Soluti • Liquidi • Aeriforme • Solido

Soluto e solvente • In genere si distinguono • Solvente, liquido e/o in maggiore quantità • Soluto, minore quantità • Si interpreta il fenomeno come se il soluto si disperda uniformemente nel solvente

Terminologia sulle concentrazioni • Esistono dei termini qualitativi per indicare le concentrazioni delle soluzioni • Diluita (quando contiene “poco” soluto) • Concentrata (quando contiene “molto” soluto) • Un altro termine è più preciso • Satura (contiene la massima quantità di soluto) • Viene chiamato anche punto di saturazione • Quantità di solvente • Temperatura

Solubilità • È la quantità massima in grammi di una sostanza che può essere disciolta in 100 grammi di solvente ad una specifica temperatura

Solubilità (qualitativo) KNO3 NaNO3 • Di diverse sostanze • In diverse condizioni • Solidi (sostanze ioniche) in acqua (solventi polari) • Dipende dalla sostanza (soluto) • Temperatura • Pressione (nei solidi non influisce) g di soluto in 100 g di H2O NH4Cl NaCl Ce2(SO4)3 T

Solubilità (qualitativo) • Gas in acqua (solventi polari) • Dipende dal tipo di gas (soluto) • Dipende dalla temperatura • Aumentando la temperatura diminuisce la solubilità del gas • Dipende dalla pressione • Aumentando la pressione del gas sul liquido aumenta la solubilità g di soluto in 100 g di H2O NH3 O2 T

Interpretazione del fenomeno • Nei due componenti A e B puri della soluzione ci sono le normali interazioni • A---A • B…B • Quando si forma la soluzione queste interazioni vengono, in parte, sostituite da interazioni A~~B • Quando due sostanze possono formare una soluzione? • Quando il sistema può raggiungere un livello di energia più basso (maggiore stabilità)

Solubilizzazione + • Composti ionici • Le molecole d’acqua si orientano sulla superficie del solido ionici • L’acqua cerca di penetrare nel reticolo ionico scalzando gli ioni • Gli ioni separati sono schermati da un certo numero di molecole d’acqua • Il fenomeno viene definito idratazione (solvatazione) + - + - - + + + + - - - - + - + + + - - - - + + + + Solido ionico - - - - + + + - - - + - + + + - - + - + - + - + - + - + - + - + - - + + - + - + -

Solubilizzazione • Sostanze molecolari si sciolgono in acqua per • Formazione di legami idrogeno • Interazioni dipolo-dipolo • Tutte le sostanze che possiedono gruppi OH si sciolgono in acqua formando legami idrogeno • Etanolo • Glucosio Gruppo OH etanolo H H O C C H H H H O H H

- O - O - O - O - O - O - O - O - O - O - O - O - O - O - O - O - O - O - O - O H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Glucosio in acqua GLUCOSIO

Elettroliti • Tutte le sostanze che si dissociano in ioni quando sono poste in un liquido sono denominate appunto elettroliti • Sali solubili (composti ionici) • Acidi (composti covalenti polari) • Basi (composti covalenti polari) • Elettroliti possono essere • Forti, dissociazione ionica completa • Conducono molto bene la corrente • Deboli, dissociazione ionica parziale • Conducono parzialmente la corrente

Esempi di dissociazione • Dissociazione di composti ionici NaCl(s) Na+(aq) + Cl-(aq) NH4Cl(s) NH4+(aq) + Cl-(aq) Al2(SO4)3(s) 2Al3+(aq) + 3SO42-(aq)

Verifica scritta Domande e risposte

Domanda n° 5 – Le soluzioni • Le soluzioni. Descrivi le soluzioni liquido-liquido e quelle solido-liquido. Spiega qual è la terminologia che si utilizza nel campo delle soluzioni, indica tutti i termini specialistici e ciascuna definizione. Indica che tipi di sostanze si sciolgono in acqua e per quale motivo. Spiega cosa si intende per solvatazione e idratazione. • Una soluzione è un sistema omogeneo in cui tutte le particelle dei componenti sono mischiate tra loro così intimamente che • Non è possibile separarle con metodi semplici, di tipo meccanico; sono necessari sistemi fisici o chimico-fisici • Spesso uno dei due componenti deve essere sacrificato durante la separazione • Non è possibile individuare con facilità i componenti del sistema • Il sistema presenta la stessa composizione con qualunque tipo di campionatura

Domanda n° 5 – Le soluzioni [2] • Le soluzioni possono avvenire perché un certo componente dimostra affinità elettrostatica con l’altro • Cioè si formano interazioni tra le due sostanze; tali interazioni sono simili ed altrettanto vantaggiose (se non di più) di quelle tra due individui della stessa specie • Una soluzione è formata da almeno due componenti • Solvente, è generalmente liquido ed in quantità maggiore • Soluto, è il componente meno preponderante

Domanda n° 5 – Le soluzioni [3] • Le soluzioni possono essere definite • Diluite, se il soluto non è in quantità eccessive • Concentrata, se il soluto è presente in concentrazioni elevate ma è possibile scioglierne ancora • Satura quando la soluzione contiene la più alta quantità di soluto per quella temperatura • La solvatazione (idratazione) è • Un fenomeno in cui tutte le particelle di un solido o di un liquido (ioni o molecole polari) sono circondate (coordinate) da un certo numero di molecole di solvente (acqua) che scherma e mantiene disperso il soluto

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