solubilità

La massima quantità di soluto che si può sciogliere in una quantità definita si solvente

La solubilità di ogni composto è costante a Temperatura costante

3

( )

( )

m gsol

V dm

Le soluzioni

• Frazione molare (mol/mol)

• Molarità (mol/V)

• Molalità (mol/g)

• % in peso (g/g)

• Quantità disciolta (g/V)

Altre Misure relative a soluzioni

Misure di concentrazione

• densità (g/V)

• solubilità (g/V)

Solubilità in vari solventi

H2O C2H5OH C6H6

LiCl 15,02 0,59 -

NH4Cl 6,90 5,5x10-2 -

I2 1,1x10-3 1,05 0,64

C10H82,3x10-4 0,63 10,01

Mol kg-1 di solvente

Perché lavo a secco?Come si smacchia il pomodoro?

ConcettiLegame covalente

Polarità di legame

VSEPR

Formule di struttura

Legame ionico

Legame di coordinazione

Legame metallico

Legame a idrogeno

Tipi di legame e ordine di legame

Metalli e non metalli•Si definiscono metalli quegli elementi che hanno un numero di elettroni esterni inferiori ed in qualche caso uguale,a quello degli orbitali esterni s e p, e che hanno una energia di ionizzazione relativamente bassa.

•Il passaggio dai metalli ai non metalli avviene con gradualita' lungo ciascun gruppo e periodo e quindi non e' possibile stabilire una distinzione netta fra essi. Tuttavia i metalli hanno delle proprieta' comuni anche se possedute in grado diverso. Quelle principali sono: conducibilita' termica ed elettrica, strutture cristalline compatte, malleabilita' e duttilita'. I metalli hanno energia di ionizzazione relativamente bassa.

Un metallo non puo’ utilizzare legami a coppia di elettroni

•Si definiscono metalli quegli elementi che hanno un numero di elettroni esterni inferiori ed in qualche caso uguale,a quello degli orbitali esterni s e p, e che hanno una energia di ionizzazione relativamente bassa.

Es: Na conf elettr [Ne]3s1

Raffigurazione schematica del legame nei metalli: reticolo di cationi immersi in un “mare” di

elettroni mobili

+ + + + + + ++ + + + + + +

+ + + + + + ++ + + + + + +

Elettroni mobili

I legami sono delocalizzati nell’intero cristallo e gli elettroni di valenza non sono legati ad un particolare atomo ma possono muoversi liberamente da un atomo all’altro

I legami che abbiamo visto

Legame covalente omopolare

Legame covalente polare

Legame ionico

Legame di coordinazione

Legame metallico

Legame a idrogeno

Il legame a idrogeno rientra tra le interazioni intermolecolari e sarà discusso nel capitolo successivo

NON VUOL DIRE CHE ABBIA MINORE IMPORTANZA!!!

Le forze intermolecolari

Interazioni di Van der WaalsInterazioni deboli Forze di London

Legame a idrogeno

Dipolo elettrico

m=Qd

m=0

m>0

m> > 0

Dipolo elettrico

m=Qd

Ogni volta che ho un legame covalente tra

due atomi con elettronegatività

diversa, Ottengo un dipolo

elettrico. Si tratta di un dipolo

permanente

Dipolo istantaneo

Dipolo indotto

2

6

3

4pot

hE

r

hdipende dalla energia di ionizzazione

polarizzabilità

rseparazione di carica

75 J -1 vs 400000 Jmol-1m=aE

Polarizzabilità

2

6

3

4pot

hE

r

Misura la facilità con la quale la nube elettronica puo’ venire distorta, per esempio dalla presenza di un campo elettrico o di un altro dipolo

Dipende dalla forza con cui gli elettroni esterni sono vincolati al nucleo. Maggiore l’energia di ionizzazione, minore la polarizzabilità

Interazioni di VdW e proprietà fisicheLa temperatura di ebollizione è un indice della forze intermolecolari. Tanto esse sono maggiori tanto piu’ il composto tende ad avere alta Teb

Dipende dallaPolarizzabilità!

Interazioni di VdW e proprietà fisicheEsse aumentano anche all’aumentare della complessità della molecola

Forze di London

Dipolo istantaneo- Dipolo indotto

Geometria molecolare e polarità delle molecole

IMPORTANTE!!

Le molecole polari e l’interazione per orientazione

Le molecole polari si attraggono reciprocamente per effetto dei loro dipoli in modo da rendere massima l’interazione dipolo-dipolo, detta anche interazione per orientazione

Uattr -m/d6

Deboli interazioni a corto raggio dovute alla presenza di dipoli elettrici istantanei rendono conto delle attrazioni fra molecole

Interazione per orientazione

Interazione per induzione

• Il dipolo permanente di una molecola induce su un’altra molecola, polare o non polare, un dipolo, chiamato indotto.

• Esiste una attrazione fra dipolo permanente e dipolo indotto.

Forze di Debye

Forze di interazione di van der Waals

• Le interazioni fra dipoli reciprocamente indotti, quelle per orientazione e quelle per induzione sono raggruppate sotto il termine generico di forze di interazione di van der Waals

Contributo % delle varie forze di van der Waals al legame intermolecolare

m(x10-30

Cm)

(x10-30

m3)

Orient.(dip-dip)

Keesom

%

Dispers.(ist-ind)

London

%

Induz.(dip-ind)

Debye

%

CO 0.40 1.99 99.9

HCl 3.50 2.63 15 81 4

HBr 2.67 3.61 3 94 3

HI 1.40 5.44 99.5 0.5

NH3 4.87 2.26 45 50 5

H2O 6.17 1.59 77 19 4

Teb

-85 °C

-67 °C

-35 °C

+19 °C -188 °C

+184 °

+158 °

+34 °C

CONCETTI

Dipolo permanente

Dipolo istantaneo

Dipolo indotto

Polarizzabilità

FORZE INTERMOLECOLARI

Interazione per induzione

Interazione per orientazione

Interazioni di VdW e proprietà fisiche

Interazioni di VdW e tabella periodica

Stati di aggregazione della materia

Le soluzioni

Aspetti pratici

Misure di concentrazione:Frazione molareMolaritàMolalitàPercentuale in pesoDensitàSolubilità Solubilità dei SaliSolubilità in vari solventi

Aspetti Termodinamici

Solubilizzazione e solvatazioneSoluzioni ideali. Legge di RaoultSolubilità e legame a idrogenoSolubilità dei gasSoluzione saturaEffetto della temperatura Proprietà colligativeAbbassamento crioscopicoInnalzamento ebullioscopicoPressione Osmotica

Sistemi dispersi Equilibri sol-gel

Solubilità di alcuni sali

F- Cl- I- SO42- CO3

2-

Li+ 0,10 15,02 12,32 2,37 0,20

Na+ 1,00 6,41 12,27 0,33 0,66

K+ 15,88 4,65 7,68 0,70 8,1

Mg2+ 1,2x10-3 5,96 5,32 2,16 1,2x10-3

Ca2+ 2,9x10-4 6,71 7,11 1,5x10-2 1,3x10-4

Sr2+ 7,0x10-3 3,39 4,84 6,0x10-4 0,66

Ba2+ 6,8x10-3 1,80 4,34 9,0x10-6 1,0x10-4

Mol kg-1 di solvente

Solubilità di alcuni sali

F- Cl- I- SO42- CO3

2-

Li+ 0,10 15,02 12,32 2,37 0,20

Na+ 1,00 6,41 12,27 0,33 0,66

K+ 15,88 4,65 7,68 0,70 8,1

Mg2+ 1,2x10-3 5,96 5,32 2,16 1,2x10-3

Ca2+ 2,9x10-4 6,71 7,11 1,5x10-2 1,3x10-4

Sr2+ 7,0x10-3 3,39 4,84 6,0x10-4 0,66

Ba2+ 6,8x10-3 1,80 4,34 9,0x10-6 1,0x10-4

Mol kg-1 di solvente

Solubilità di alcuni sali

F- Cl- I- SO42- CO3

2-

Li+ 0,10 15,02 12,32 2,37 0,20

Na+ 1,00 6,41 12,27 0,33 0,66

K+ 15,88 4,65 7,68 0,70 8,1

Mg2+ 1,2x10-3 5,96 5,32 2,16 1,2x10-3

Ca2+ 2,9x10-4 6,71 7,11 1,5x10-2 1,3x10-4

Sr2+ 7,0x10-3 3,39 4,84 6,0x10-4 0,66

Ba2+ 6,8x10-3 1,80 4,34 9,0x10-6 1,0x10-4

Mol kg-1 di solvente

Solubilità di alcuni sali

F- Cl- I- SO42- CO3

2-

Li+ 0,10 15,02 12,32 2,37 0,20

Na+ 1,00 6,41 12,27 0,33 0,66

K+ 15,88 4,65 7,68 0,70 8,1

Mg2+ 1,2x10-3 5,96 5,32 2,16 1,2x10-3

Ca2+ 2,9x10-4 6,71 7,11 1,5x10-2 1,3x10-4

Sr2+ 7,0x10-3 3,39 4,84 6,0x10-4 0,66

Ba2+ 6,8x10-3 1,80 4,34 9,0x10-6 1,0x10-4

Mol kg-1 di solvente

Solubilità di alcuni sali

F- Cl- I- SO42- CO3

2-

Li+ 0,10 15,02 12,32 2,37 0,20

Na+ 1,00 6,41 12,27 0,33 0,66

K+ 15,88 4,65 7,68 0,70 8,1

Mg2+ 1,2x10-3 5,96 5,32 2,16 1,2x10-3

Ca2+ 2,9x10-4 6,71 7,11 1,5x10-2 1,3x10-4

Sr2+ 7,0x10-3 3,39 4,84 6,0x10-4 0,66

Ba2+ 6,8x10-3 1,80 4,34 9,0x10-6 1,0x10-4

Mol kg-1 di solvente

Solubilità di alcuni sali

F- Cl- I- SO42- CO3

2-

Li+ 0,10 15,02 12,32 2,37 0,20

Na+ 1,00 6,41 12,27 0,33 0,66

K+ 15,88 4,65 7,68 0,70 8,1

Mg2+ 1,2x10-3 5,96 5,32 2,16 1,2x10-3

Ca2+ 2,9x10-4 6,71 7,11 1,5x10-2 1,3x10-4

Sr2+ 7,0x10-3 3,39 4,84 6,0x10-4 0,66

Ba2+ 6,8x10-3 1,80 4,34 9,0x10-6 1,0x10-4

Mol kg-1 di solvente

Solubilità in vari solventi

H2O C2H5OH C6H6

LiCl 15,02 0,59 -

NH4Cl 6,90 5,5x10-2 -

I2 1,1x10-3 1,05 0,64

C10H82,3x10-4 0,63 10,01

Mol kg-1 di solvente

Perché lavo a secco?Come si smacchia il pomodoro?

Solubilità in vari solventi

H2O C2H5OH C6H6

LiCl 15,02 0,59 -

NH4Cl 6,90 5,5x10-2 -

I2 1,1x10-3 1,05 0,64

C10H82,3x10-4 0,63 10,01

Mol kg-1 di solvente

Gli effetti di solvatazione dipendono dalla polarità del solvente.Se il solvente non è polare l’effetto di solvatazione è trascurabile, di consequenza i composti ionici non sono solubile

Solubilità in vari solventi

H2O C2H5OH C6H6

LiCl 15,02 0,59 -

NH4Cl 6,90 5,5x10-2 -

I2 1,1x10-3 1,05 0,64

C10H82,3x10-4 0,63 10,01

Mol kg-1 di solvente

Le interazioni intermolecolari sono dovute a forze di Van der Waals (polarizzabilità). Se il solvente ha caratteristiche simili a quelle del soluto, allora le interazioni soluto-solvente sono dello stesso ordine di quelle soluto-soluto, e quindi il solido è solubile

Solubilità e legame ad idrogeno

EsercizioAgitare una soluzione é una cosa intelligente?

Perché giro lo zucchero nel caffé?

Se sciolgo del sale in h2o, dopo quanto tempo si forma un precipitato?

Solubilità dei gasIl disordine del gas è minore quando il gas è disciolto in un liquido.Quindi il contributo entropico alla solubilizzazione del gas è NEGATIVO

La solubilità di un gas è MAGGIORE a Temperatura MINORE

La solubilità di un gas è MAGGIORE all’aumentare della polarizzabilità. Tanto piu’ un gas è “ideale” tanto meno è solubile

Domanda: piu’ solubile He o Rn? CO2 o O2 ? NH3!

Se aumento la temperatura, il sistema si sposta verso la situazione dove il sistema assorbe calore

Soluzione satura

Solubilizzazione endoentalpica

KCl K+ +Cl- -Qp

Se aumento la temperatura, il sistema si sposta verso la situazione dove il sistema assorbe calore

Il Principio di La Chatelier-Braun

Un sistema all’equilibrio reagisce ad un cambiamento in modo tale da opporvisi, o comunque da minimizzare gli effetti di quel cambiamento

Consequenze sulla solubilità?

Soluzione saturaSi definisce soluzione satura una soluzione in cui il soluto disciolto in un solvente è in equilibrio con il

soluto puro.Si dice anche che si è in presenza di

Corpo di fondo

Aumentando la temperatura, che succede?

EsercizioAgitare una soluzione é una cosa intelligente?

Perché giro lo zucchero nel caffé?

Se sciolgo del sale in h2o, dopo quanto tempo si forma un precipitato?

Le Proprietà colligative

Si definiscono con questo termine tutte le proprietà che dipendono dal numero relativo di

particelle del soluto rispetto al numero di particelle del solvente ma NON dalla loro

natura chimica

La tensione di vapore

P=x1P1 + x2P2

Caso di 2 liquidi completamente miscibili

Legge di Raoult

P=x1P1 + x2P2

Soluto solido in solvente liquido

2 1

1 2

2 1 2

2 0 1 2

21

1

(1 )

x x

P x P

P P x P

P P x P

P Px

P

L’abbassamento della tensione di vapore di una soluzione dipende dalla

frazione molare del soluto

Legge di Raoult

0

2

Innalzamento ebullioscopico Abbassamento crioscopico

Le costanti Keb e Kcr sono caratteristiche di ogni dato solvente e non variano al variare del soluto fino a che la soluzione si

comporta come una soluzione ideale

eb eb m

cr cr m

T K C

T K C

H2O Keb =0,52 Kcr =1,86

La pressione osmotica

La pressione da applicare sulla superficie della soluzione stessa, quando questa è in contatto con il solvente puro attraverso una membrana

semipermeabile, affinché NON si abbia il passaggio netto di molecole dal solvente puro alla soluzione

MC RT

Cose pratiche…

Soluzione isotonica rispetto alla cellula

Soluzione ipertonica Soluzione ipotonica

Osmosi nei globuli rossi

Domande

Cosa è la nebbia? E Che cosa è il fumo?

Sistemi dispersiSono una via intermedia tra una soluzione ed un sistema eterogeneo

Una soluzione è un sistema dove le proprietà chimiche e fisiche sono costanti per ogni volume piccolo a piacere

Se agito una sostanza insolubile in un solvente ottengo un sistema eterogeneo.

Il passaggio tra sistema eterogeneo e soluzione puo’ essere visto come un fenomeno continuo. Le particelle in sospensione sono sempre piu’ piccole fino a che non si ottiene un sistema che “sembra” omogeneo (perché le particelle in sospensione sono troppo piccole per essere visibili), ma che in realtà non lo è.Quando le particelle sospese hanno dimensioni dell’ordine di 1-100 nm e sono costituite da 103 –109 atomi ciascuno si definisce un sistema disperso

Sol-gelLa dispersione di un solido in un liquido si deifnisce un SOL

Le particelle di solido sono dette anche micelle.Talvolta le micelle possono interagire. Per effetto di piccole permutazioni del sistema, le micelle disperse dentro un sol possono dare vita ad una struttura rigida dove il solvente rimane intrappolato

Si ha cosi’ un GEL, che puo’ essere visto come un sol solidificato, ovvero la dispersione di un liquido dentro un solido

Emulsioni

Dispersione acqua-olio

4 variabili:Pressione VolumeTemperature moli

Gas perfetto Un gas ideale è costituito da particelle tutte uguali fra loro ed aventi la stessa massa

Le particelle si muovono continuamente con un moto rettilineo uniforme in tutte le direzioni possibili e con tutte le velocità possibili

Il volume delle particelle è trascurabile rispetto al volume a disposizione

Non esistono interazioni di tipo repulsivo ne attrattivo tra le particelleGli urti fra le particelle sono di tipo elasticoGli urti delle particelle con le pareti del recipiente sono di tipo elastico: da essi dipende la Pressione

Gas ideale

Leggi dei gasEquazione di stato dei gas perfetti

PV=nRT

Note 3 variabili, io sono sempre in grado di trovare la 4°

R è una costante di proporzionalità che dipende dalle unità di misura scelte per definire pressione e

volume

Esercizi. Pressione osmotica

Scala della Temperatura

Volume molare

V=1*0,082*273,16/1= 224,1 dm3

PV=nRT V=nRT/P

Volume molare= volume occupato da una mole di una sostanza alla temperatura di 0°C e di 1 Atm

A parità di temperatura, pressione e quantità di sostanza, ogni composto allo stato gassoso

occupa lo stesso volume

Miscele di gas.Pressione parziale

N2, O2, CO2, H2O

tot ii

P P

P= PN2+ PO2 + PCO2 + PH2O

Equazione di stato in miscele di gas

totP V nRT

totPV n RT

tot ii

P P

tot ii

n n

i iPV n RT

i i totP x P

I gas reali I composti in fase gassosa NON sono gas ideali. Esistono sempre tra le molecole delle forze intermolecolari

Aumentando la TDiminuendo la PressioneAumentando il volume

Il modello cinetico ci fa capire quando un gas puo’ avvicinarsi alle condizioni di idealità

Diminuendo la T,oppure aumentando la Pressione, il sistema si allontana dalla idealità, fino a che il composto non cambia di stato ed il gas diventa un liquido