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Interazioni soluto-solvente
La solubilità di un soluto in un
particolare solvente dipende da:
•la natura delle particelle di solvente e
soluto e le loro interazioni;
•la temperatura alla quale si prepara la
soluzione;
•la pressione di un soluto gassoso.
Due forze, entrambe di natura elettrica determinano ilgrado di solubilizzazione di un solido ionico in acqua:
Tendono a portare il solido in soluzione.
Se predominano il composto è molto solubile in acqua.
Tendono a mantenerli allo stato solido.
Se predominano la solubilità in acqua è molto bassa.
1) la forza di attrazione tra lemolecole di H2O e gli ioni;
2) la forza di attrazione traioni con cariche opposte.
+
- +
+ -
-
+
+ - +
+ --
+ - +
+ ---
-
CRISTALLO IONICO
+
-
IONI SOLVATATI (IDRATI)
NaCl(s) Na+(aq) + Cl-(aq)
Interazioni soluto-solvente
Due sostanze che hanno forze intermolecolari di tipo simile e di entità paragonabile sono probabilmente molto solubili l’una nell’altra.
Due sostanze che hanno forze intermolecolari di tipo simile e di entità paragonabile sono probabilmente molto solubili l’una nell’altra.
Dei pochi composti organici che si sciolgono facilmente in acqua, la maggior parte contiene gruppi –OH. (Non è vero il contrario !)
insolubile
solubile
All’aumentare della massa molare il gruppo polare –OHrappresenta una porzione sempre più piccola dellamolecola e la porzione idrocarburica non polare diventapiù grande.
Effetto della temperatura sulla solubilità
Un aumento della temperatura produce sempre lo spostamento dell’equilibrio così da favorire un processo endotermico.
Sale solido in acqua:
NaNO3(s) Na+(aq) + NO3-(aq)
La dissoluzione di un solido in un liquido è, di solito, un processo endotermico le solubilità di NaNO3
e della maggior parte dei solidi aumentano con la temperatura.
Effetto della temperatura sulla solubilità
Un aumento della temperatura produce sempre lo spostamento dell’equilibrio così da favorire un processo endotermico
Gas in acqua:
O2(g) O2(aq)
La dissoluzione di un gas in un liquido è, invece, un processo esotermico. Dunque all’aumentare della temperatura è favorito il processo inverso.
Effetto della pressione sulla solubilità
sistemi gas-liquido
A basse pressioni la solubilità di un gas in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione del gas:
Cg = k Pg
dove Pg è la pressione parziale del gas sulla soluzione e Cg la sua concentrazione nella soluzione. k è una costante caratteristica del sistema studiato.
Legge di Henry
Proprietà colligative dei non elettroliti
Abbassamento della tensione di vapore
Innalzamento del punto di ebollizione
Abbassamento del punto di congelamento
Pressione osmotica
Queste proprietà delle soluzioni dipendono
principalmente dal numero di particelle di soluto piuttosto che dalla loro natura.
A + B soluzione di A e B
H = 0 (soluzione ideale)
G < 0 (sempre)
Legge di Raoult:
La pressione di vapore di un
componente è proporzionale alla
frazione delle sue molecole.
PA = PA0 XA
PB = PB0 XB
François-Marie Raoult (1830-1901)
press
ione
temperatura
LIQUIDO
SOLIDOGAS
0°C 100°C
1,00 atm
soluzione
Temperatura di congelamento della soluzione
Temperatura di ebollizione della soluzione
Innalzamento del punto di ebollizione e abbassamento del punto di congelamento
Una soluzione contenente un soluto non volatile bolle ad una temperatura superiore al punto di ebollizione del solvente.
Una soluzione contenente un soluto non volatile congela ad una temperatura inferiore al punto di congelamento del solvente.
Le due proprietà sono una conseguenza direttadell’abbassamento della tensione di vapore del solvente inpresenza di un soluto.
Il punto di congelamento della soluzione è la temperatura alla quale il solventein soluzione ha la stessa tensione di vapore del solvente puro solido.
E’ il solvente puro che si separa quando la soluzione congela.
Innalzamento del punto di ebollizione
Tb = kb m
Abbassamento del punto di congelamento
Tf = kf m
dove m è la molalità e kb e kf sono dette rispettivamente costante molale del punto di ebollizione e costante molale del punto di congelamento. Dipendono solo dalla natura del solvente.
Proprietà delle soluzioni ideali:
abbassamento della pressione parziale di vapore Pi = Pi° Xi
innalzamento della temperatura di ebollizione Teb = keb mi
abbassamento della temperatura di congelamento Tcr = - kcr mi
keb kcr
Benzene C6H6 2,53 4,9
Etere dietilico C4H10O 2,02 1,8
Alcool etilico C2H6O 1,22 1,9
Acqua H2O 0,512 1,86
solvente
con solutosolvente
puro
flusso di solvente
(osmosi)
membrana semipermeabile
(fa passare solo il solvente)
A B
Pressione osmotica =
pressione che occorre
esercitare su A per
bloccare il flusso osmotico
= pressione osmotica
V = n RT
da cui:
= RT c (c = molarità)Jacobus Henricus van 't Hoff
Rotterdam (1852) - Steglitz (1911)
Premio Nobel per la Chimica 1901
Legge di van’t Hoff
c= concentrazione specie in soluzione
Proprietà colligative:
abbassamento della pressione parziale di vapore Pi = Pi° Xi
innalzamento della temperatura di ebollizione Teb = keb mi
abbassamento della temperatura di congelamento Tcr = - kcr mi
pressione osmotica = RT Mi
Una soluzione formata da 1.00 g di idrocarburo e da 50.0 gdi etanolo bolle a 78.675 °C. calcolare il peso molecolaredell’idrocarburo sapendo che la temperatura di ebollizionedell’etanolo è 78.500 °C e che la Keb dell’etanolo è 1.22.