la preparazione di una soluzione rientra nella pratica quotidiana

con un cucchiaino versiamo 2 g di sale da cucina (un solido) in un

bicchiere che contiene 100 g di acqua (un liquido) e

mescoliamo...

… la fase solida scompare e rimane una unica fase liquida (soluzione) formata dai due

componenti: acqua / sale

possiamo esprimerela concentrazione del sale

in soluzione mediantela percentuale in peso

%96.1100102

2100

)1002(

2 %

sale

100

%

soluzionedellamassa

saledelmassaluzionesale in so

nel bicchiere possiamo aggiungere altri 2g di sale, mescolare, e vedere che il sale si scioglie a dare ancora un liquido omogeneo in cui il sale assume la nuova concentrazione ...

%85.3100104

4100

)1004(

4 %

sale

per aggiunte successive il sale continua a sciogliersi in acqua ...

g sale % sale

2 1.964 3.856 5.66

10 9.0920 16.6730 23.0835 25.93

le soluzioni esistono solo come sistemi liquidi?

possiamo avere soluzioni...

più gas si mescolano in tutti i rapporti dando luogo sempre ad una miscela gassosa

l’aria è una soluzione gassosa

in 100 litri di aria sono presenti circa 78L di azoto, 20L di ossigeno, 1L di argon, 30 mL di anidride carbonica...

acqua(liq) ed alcol etilico (liq) si mescolano in tutti i rapporti dando luogo sempre ad una miscela liquida

benzene(liq) e toluene(liq) si mescolano in tutti i rapporti dando luogo sempre ad una miscela liquida

quest’ultima è una soluzione solida

o addiritturasostanze che sono solide a temperatura ambiente si possono mescolare fra di loro ad alta temperatura, quando si trovano allo stato fuso, per dare una soluzione liquida

quando il fuso raffredda si possono ottenere cristalli diversi, e allora abbiamo un sistema eterogeneo (p. es. granito)

qualche altra volta, invece, si ottiene per raffreddamento una unica fase solida che ha la stessa composizione del liquido (fuso) originale

esempi di soluzioni solide sonoleghe metalliche

alcuni cristalli colorati

vetri colorati

il rubino è costituito da una matrice di allumina Al2O3 (incolore) in cui sono disciolte piccole quantità di ossido di cromo

un vetro blu è costituito da una matrice di silice SiO2

(incolore) in cui sono disciolte piccole quantità di ossido di cobalto

una soluzione (solida o liquida) costituita da più metalli di cui uno è il mercurio (Hg) prende il nome di AMALGAMA

usualmente, quando si parla di soluzioni liquide, viene chiamato

SOLVENTE: il componente presente in quantità maggiore

SOLUTO: il componente presente in quantità minore (specialmente se allo stato puro è un solido)

l’acqua è il SOLVENTE

il sale da cucina (cloruro di sodio) è il SOLUTO

torniamo a considerare il caso di una soluzione acquosa di sale da cucina (cloruro di sodio)

g sale % sale

2 1.964 3.856 5.66

10 9.0920 16.6730 23.0835 25.93

se ai 100 grammi di acqua aggiungiamo in tutto 40 grammi di sale si vedrà che qualcosa (5 grammi) rimane indisciolto

tutto il sale aggiunto oltre i 35 g andrà a depositarsi come corpo di fondo

quando non si può sciogliere altro sale la soluzione è satura

in una soluzione satura la concentrazione del sale disciolto è costante ed ha il massimo valore

possibile (25.9%)

g sale % sale

2 1.964 3.856 5.66

10 9.0920 16.6730 23.0835 25.93

in soluzione

siamo in presenza di un sistema

eterogeneo costituito dalle due fasi

sale solido

soluzionesatura

in equilibrio fra di loro

sale solido sale in soluzionedissoluzione

cristallizzazione

perché quando abbiamo una soluzione satura parliamo di

equilibrio fra le fasi?

ad una soluzione satura di sale...

per qualche istante la concentrazione del sale in soluzione diventa inferiore alla concentrazione di saturazione (29.5%)

per questo motivo una parte del sale solido si scioglie consentendo alla soluzione di mantenere ….costante la composizione (29.5% di NaCl)

aggiungiamo poca acqua pura

togliamo acqua (p. es. evaporando)

per qualche istante la concentrazione del sale in soluzione diventa superiore alla concentrazione di saturazione (soluzione soprasatura)

parte del sale disciolto si deposita (cristallizza) e la composizione della soluzione può mantenersi ….costante (29.5% di NaCl)

in quanti modi possiamo esprimere la composizione di una

soluzione?

frazione molare data una singola fase in cui siano presenti i componenti “a”, “b”, “c” … si definisce come frazione molare di ogni componente il rapporto fra il numero di moli del componente e le moli totali presenti nella fase

...

cba

aa nnn

n

segue … frazione molare

...

cba

aa nnn

n...

cba

bb nnn

n...

cba

cc nnn

n

e poichè

10 inecessariamente

0i 1i “i” è assente è presente solo “i” puro

nella fase in esame

1... cbai sarà

segue … frazione molare

quando si usa la frazione molare i vari componenti vengono trattati tutti allo stesso modo: non si fa nessuna distinzione fra solvente e soluto (o più soluti)

percentuale in peso

100...

%

cba

aa massamassamassa

massa

data una soluzione in cui siano presenti i componenti “a”, “b”, “c” … si definisce come percentuale in peso di ogni componente il rapporto fra la massa del componente e la massa totale della soluzione

segue … percentuale in peso

ed inoltre

100%0 iovviamente

%0% i %100% i “i” è assente è presente solo “i” puro

nella soluzione

100...%%%% cbai

molaritàquando si usa la molarità si distingue il soluto dalla totalità della soluzione

data una soluzione in cui siano presenti i soluti “a”, “b” … si definisce come molarità di ogni soluto il rapporto fra il numero di moli del soluto e il volume in litri della soluzione

segue … molarità

Litri

moli

V

nM

)(

LsoluzionedellaVolume

molinM a

a

la molarità è l’unità di concentrazione più usata nella “volumetria” e quando si trattano “gli equilibri in soluzione”

segue … molarità

4.05.0

2.0

Litri

moli

V

nM

in una soluzione che sia stata preparata sciogliendo 0,2 moli di acido acetico in acqua in un volume totale effettivo di mezzo Litro

la concentrazione dell’acido acetico è 0.4M (si legge “0.4 molare”)

molalità

quando si usa la molalità si distingue il soluto dal solvente

data una soluzione in cui siano presenti i soluti “a”, “b” … si definisce come molalità di ogni soluto il rapporto fra il numero di moli del soluto e la massa del solvente espressa in chilogrammi

segue … molalità

solvente

aa Kg

molinm

solventegrammisoluto

solutogrammia GPM

gm

1000

la molalità è l’unità di concentrazione usata in “crioscopia” ed “ebullioscopia”

segue … molalità

in una soluzione che sia stata preparata sciogliendo 0,2 moli di acido acetico in 500 g di acqua

la concentrazione dell’acido acetico è 0.4m (si legge “0.4 molale”)

4.05.0

2.0

solvente

aa Kg

molinm