GLI STATI DELLA MATERIAE LE SOLUZIONIE LE SOLUZIONI

Stati di aggregazione della materia

Cambiamenti di stato

La temperatura del cubetto di ghiaccio aumenta fino araggiungere un valore detto PUNTO (O TEMPERATURA)DI FUSIONE al quale il cubetto comincia a fondere (0°C).

Al PUNTO (O TEMPERATURA DI EBOLLIZIONE) l’acqua allo stato liquido comincia a bollire passando allo stato di vapore (100°C).

Stato solidoI solidi hanno forma propria e sono caratterizzati dalla presenza di una STRUTTURA CRISTALLINA. Nei cristalli,le particelle sono disposte nello spazio secondo uno schemageometrico che si ripete in modo ordinato nelle tre dimensioni:il RETICOLO CRISTALLINO. Questo è generato dalla ripetizione della CELLA ELEMENTARE, la più piccola porzionedel reticolo cristallino che presenta tutte le caratteristichegeometriche dell’intero reticolo.del reticolo cristallino che presenta tutte le caratteristichegeometriche dell’intero reticolo.

In base alla natura delle particelle e dei legami:-solidi molecolari: interazioni deboli (Van der Waals e H). per es. il ghiaccio.-solidi ionici: legami ionici (ioni positivi e negativi legatitra loro).-solidi metallici: legami metallici (ottimi conduttori).-solidi covalenti: legami covalenti. Solidi duri come diamante e quarzo.

Stato liquido

Lo stato liquido ha proprietà intermedie tra solidi e gas. Le forze di coesione non vincolano le particelle in un reticolocristallino (solido) ma non sono neppure così deboli da determinare un allontanamento reciproco indefinito (gas).

Proprietà caratteristiche:Proprietà caratteristiche:- fluidità: scorrimento delle particelle di liquido l’una sull’altra.- incomprimibili: non è possibile ridurre il loro volume aumentando la pressione (come nei gas).- diffusibilità (se miscibili) di due liquidi messi a contatto.- tensione superficiale: tendenza a minimizzare la superficie.- capillarità: (acqua- mercurio / forze di adesione-coesione).

Stato gassoso

Grandezze che definiscono il comportamento di un gas:-densità: numero di molecole per unità di volume (comprimibili e miscibili).

-temperatura: influenza la velocità media delle molecole.-volume: spazio occupato dalle molecole.

che le molecole esercitano sulle pareti di un -volume: spazio occupato dalle molecole.-pressione che le molecole esercitano sulle pareti di un recipiente chiuso. (mmHg, Pa, atm).

RICORDA:

CONDIZIONI NORMALI

20°C e 1 atm

CONDIZIONI STANDARDCONDIZIONI STANDARD

0°C e 1 atm

Leggi dei gas

Legge di Boyle: a temperatura costante, la pressione e ilvolume di un gas sono inversamente proporzionali.PV = k. T costante. (per es. gomma bicicletta).

P1* V1 = P2*V2

Se, a temperatura costante, comprimiamo un gas all’interno di un recipiente per ridurne il volume, la pressione del gas aumenta

P1* V1 = P2*V2

Leggi dei gasLegge di Charles: a pressione costante, il volume e la temperatura di un gas sono direttamente proporzionali.V = kT. P costante. (per es. mongolfiera).

K = °C + 273,16

V1 = V2

A pressione costante, un gas si espande quando è riscaldato

V1 = V2T1 T2

Leggi dei gas

Legge di Gay-Lussac: a volume costante, la pressione e la temperatura di un gas sono direttamente proporzionali.P = kT. V costante. (per es. bombolette spray).

P1 = P2

A volume costante, la pressione di un gas aumenta all’aumentare della sua temperatura.

P1 = P2T1 T2

Gas ideali e legge di statoCaratteristiche:- le molecole di un gas sono puntiformi, cioè il loro volume ètrascurabile.

- gli urti tra le molecole sono elastici, cioè non ci sono trasferimenti di energia legati alle collisioni.

- non esistono forze di attrazione o repulsione tra le molecole di un gas ideale.

Tuttavia un gas reale, ai valori di temperatura e pressione ambiente (25°C e 1atm), mostra i requisiti dei gas ideali.

Legge di stato dei gas ideali: PV = nRTn, numero di moli del gasR, costante universale dei gas ideali. Pari a 0,0821 quando P (atm), V (litri) e T (Kelvin).

Principio di Avogadro: volumi uguali di gas diversi, alla stessaT e P, contengono lo stesso numero di particelle.

Legge di stato dei gas ideali: PV = nRT

Una mole di un qualsiasi gas, agli stessi valori di T e P, occupa Una mole di un qualsiasi gas, agli stessi valori di T e P, occupa sempre il medesimo volume

V1 = V2n1 n2

n = numero delle moli

Miscele di gas

Legge di Dalton o legge delle pressioni parziali: la pressionetotale esercitata da una miscela di gas diversi è data dalla somma delle pressioni parziali esercitate da ogni singolo componente della miscela.

P P + P + P …Ptot = Pa + Pb + Pc…

Px = nx/ntot x Ptot

Le soluzioni

Una soluzione è un sistema omogeneo costituito dall’unione di due o più sostanze pure. Il componente presente in maggiormisura è chiamato SOLVENTE mentre quello presente in minor misura è detto SOLUTO.In una soluzione possono essere presenti due o più soluti.

Solubilità

Simile scioglie simile: un soluto si scioglie in un solvente quando tra i due componenti si stabiliscono forze di attrazionedette, forze di coesione, della stessa natura di quelle che esistono tra i componenti puri.

La SOLUBILITÀ di un soluto è la quantità massima di soluto che può essere disciolta in una quantità definita di solventeche può essere disciolta in una quantità definita di solventea una certa temperatura.

Una soluzione in equilibrio con il proprio corpo di fondo è dettaSATURA.

La solubilità di una sostanza può anche essere definita come laconcentrazione della soluzione satura della stessa.

Concentrazione delle soluzioni

Molarità (M): numero di moli di un soluto presenti in 1 litro di soluzione (mol/V). g = mol x PM. C1 x V1 = C2 x V2.

Molalità (m): numero di moli di soluto presenti in 1 Kg disolvente.solvente.

Frazione molare (x): rapporto tra numero di moli di quel componente e il numero di moli di tutti i componenti dellasoluzione.

Percentuale (%): rapporto percentuale tra quantità di soluto e di solvente. (p/v, g/100ml) opp. (v/v, ml/100ml).

MOLE

Si definisce col termine mole la quantità in grammi di un elemento o di una molecola uguale al suo peso atomico o molecolare relativo.

Una mole di carbonio (C) è formata da 12 g di carbonio. Ma una mole di ossigeno molecolare (O2) è formata da 32 g di ossigeno (16 + 16).32 g di ossigeno (16 + 16).Se noi pesiamo 98.076 g di acido solforico otteniamo una mole di acido solforico.

Una mole di una qualunque sostanza contiene sempre lo stesso numero di atomi (o molecole). Tale numero, detto numero di Avogadro, è 6,02 x 1023

atomi o molecole

Una mole di una sostanza (atomi, molecole, ioni) è:

Un insieme di atomi, molecole, ioni dello stesso tipoLa grandezza fisica fondamentale che definisce l’unità minima di qualsiasi sostanzaLa quantità di sostanza che contiene 6 x 1023 atomi, molecole, ioniLa quantità di sostanza contenuta in un grammo di atomi, molecole, ioniLa quantità di sostanza in grammi corrispondente al numero atomico.

Esempio di domanda (risposta rossa corretta)

atomico.

Il numero dei atomi di idrogeno contenuti in una mole di H2O è:

6,022 x 1023

12,046 x 1023

18, 069 x 1023

26,022 x 10-23

Esempio di domanda (risposta rossa corretta)

D E F I N I Z I O N I

La molarità: esprime il numero di moli di soluto presenti in un litro di soluzione. Si indica con M.

Una soluzione 1 molare si prepara sciogliendo 1 mole di soluto in:

1 litro di solvente1 kg di solvente1 kg di soluzione1 litro di soluzione100 ml di solvente

Esempio di domanda (risposta rossa corretta)

100 ml di solvente

Il cloruro di sodio (NaCl) ha peso molecolare 58. Quanti grammi di NaCl occorre pesare per fare 500 ml di una soluzione 1 M?

585,82950010

Esempio di domanda (risposta rossa corretta)

Per cento in peso (% P/P) indica quanti grammi di soluto sono sciolti in 100 g di soluzione.

una soluzione di NaCl al 3% (P/P) è costituita da 3 g di sale e 97 g di acqua. La massa totale è di 100 g, ma non è definito il suo volume, che dipende dalla temperatura e dalla natura del soluto

Percentuale in peso di soluto per volume di soluzione (% P/V): indica i grammi di soluto presenti in 100 ml di (% P/V): indica i grammi di soluto presenti in 100 ml di soluzione.

Quanti grammi di soluto al 20% (p/p) sono presenti in 300 g di soluzione?

201540660

Esempio di domanda (risposta rossa corretta)

Effetto della temperatura sulla solubilità

solido + liquido soluzione ΔH > 0 processo generalmente endotermico

Un aumento della temperatura produce sempre lo spostamentodell’equilibrio così da favorire processi endotermici e sfavorireprocessi esotermici.

gas + liquido soluzione ΔH < 0 processo generalmente esotermico

SOLIDI GAS

Effetto della pressione sulla solubilità

Solubilità di un gas in ambiente acquoso

La solubilità di un gas in acqua varia molto dalle caratteristiche chimiche della molecola gassosa.La massa di gas che si scioglie in acqua, ad una data temperatura, è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas.

Con l’aumento di pressione le molecole del gas si ritrovano più concentrate, quindi, se si spostano alcune molecole dalla fase gassosa alla fase liquida, si provoca una diminuzione del numero gassosa alla fase liquida, si provoca una diminuzione del numero di particelle nel volume aereo, ossia della pressione stessa.

Un gas sciolto in un liquido è in equilibrio con il gas in fase aerea. Una diminuzione della pressione porta a:

Un aumento della solubilità del gas nel liquidoNessuna modificazione della solubilità del gasLa fuoriuscita di gas dalla soluzioneUna diminuita reattività chimica del gasUn aumento dell’energia cinetica delle molecole di gas

PROPRIETA’ COLLIGATIVE

Dipendono dal numero di particelle scioltein una soluzione e non dalla loro naturachimica.

1. Abbassamento della tensione di vapore1. Abbassamento della tensione di vapore

2. Aumento della temperatura di ebollizione

3. Abbassamento della temperatura dicongelamento

4. Pressione osmotica

Osmosi: processo nel quale un solvente passa attraverso una membrana semipermeabile ed entra in una soluzione.

Nel sistema schematizzato in basso la SOLUZIONE èseparata dal SOLVENTE PURO tramite una membranamembranapermeabilepermeabile alal solventesolvente mama nonnon alal solutosoluto (membranasemipermeabile).

Si definisce PRESSIONE OSMOTICA la pressione chebisogna esercitare per arrestare il flusso di solvente. Si indica

con ππππ (pi greco).

PRESSIONE OSMOTICA

La pressione osmotica (ππππ) è la pressione che occorreesercitare su di una soluzione separata con unamembrana semipermeabile dal solvente (o da unasoluzione più diluita) affinché il solvente non la diluiscapassando in essa.

Sperimentalmente si trova che la pressione osmoticaSperimentalmente si trova che la pressione osmoticaaumenta all’aumentare di T.

Legge di Van’t Hoff:

ππππ=MRT

M=molaritàR=costante dei gasT=temperatura in K

Pressione osmotica nelle cellule

Le cellule sono costitute da una membrana cellulare conall’interno una soluzione acquosa.

La membrana cellulare può essere considerata comeuna membrana semipermeabile in quanto permette ilpassaggio di acqua ed impedisce (regolandone il flusso)quello di buona parte delle molecole e degli ioni.quello di buona parte delle molecole e degli ioni.

Il volume cellulare è mantenuto grazie al livelloosmotico bilanciando le concentrazioni esterne edinterne di (praticamente solo) 3 ioni: Na+, K+ e Cl-. Lapressione osmotica cellulare è mantenuta uguale aquella dei fluidi extracellulare e del sangue, così chenon vi sia né fuoriuscita né entrata netta di acqua.

PRESSIONE OSMOTICA E TONO DELLE SOLUZIONI

Il concetto di Tonicità si utilizza quando si paragonano due o piùsoluzioni. Assumendo che la membrana sia permeabile solo al solvente econoscendo il valore della pressione osmotica della nostra soluzione A,essa sarà:

Isotonica ���� quando la soluzione B possiede la stessa pressioneosmotica. Nessun flusso netto di solvente.

Ipotonica ���� quando la soluzione B possiede una pressione osmoticamaggiore (maggiore concentrazione di soluti). Flussonetto di solvente A ���� B.

Ipertonica ���� quando la soluzione B possiede una pressione osmoticaminore (minore concentrazione di soluti). Flusso nettodi solvente B ���� A.