Lezione 23 –

Lo stato liquido , d.d.s. e soluzioni

Diagramma di stato : esempio dell’acqua

Diminuzione della tensione di vapore in una soluzione

Legge di Raoult: il rapporto fra la diminuzione della tensione di vapore della soluzione rispetto a quella del solvente e la tensione di vapore del solvente è uguale al rapporto fra il numero di moli del soluto e il numero totale di moli (soluto più solvente):

p°- p n = p° n + N 

Avremo anche:

p°- p n n = ; p°- p = · p° p° n + N n + N

n n Np = p° - · p° = p°· (1 - ) = p° · = p° · χ A

n + N N + n N + n cioè la tensione di vapore di una soluzione contenente un soluto non volatile è uguale alla tensione di vapore del solvente puro moltiplicata per la sua frazione molare, indicata con il simbolo χ A.

Si può generalizzare la legge di Raoult per un soluto volatile :

PA+B = χ A P°A + χ B P°B

dove χ A e χ B rappresentano le frazioni molari del solvente e del soluto.

Esempio di applicazione della legge di Raoult : a 90 °C la tensione di vapore di une soluzione di 6 grammi di glucosio (C6H12O6) in

100 grammi di acqua, sapendo che la tensione di vapore dell'acqua a tale temperatura vale 525,8 mmHg.

Il numero di moli di soluto e di solvente può essere al solito ottenuto dividendo il peso in grammi delle due sostanze per i rispettivi pesi molecolari, che sono 180,2 per il glucosio e 18,0 per l'acqua. Abbiamo così 525,8 – p 6/180,2 = 525,8 6/180,2 + 100/18 da cui p (tensione di vapore della soluzione) = 522,7 mmHg.

Crioscopia ed ebullioscopia

p°- p n = p° N

 da cui

p°- p = p°· n/N

Approssimazione delle Legge di Raoult

(per soluzioni diluite)

Dalla figura precedente è chiaro come l'innalzamento della temperatura di ebollizione sia proporzionale alla diminuzione della tensione di vapore della soluzione rispetto al solvente puro, dunque potremo porre:

Te = Ke·n 

  

 

E' questa l'espressione della legge generale della ebullioscopia

Costanti ebullioscopiche di alcuni solventi: 

Solvente Temperatura di ebollizionea 760 mmHg

Ke (°C/mol)

Acido acetico 118,1 3,07

Acqua 100,0 0,51

Alcol etilico 78,3 1,22

Cloroformio 61,2 3,63

Etere dietilico 34,5 2,02

Fenolo 182,0 3,56

Tc = Kc·n  

 

Costanti crioscopiche di alcuni solventi : 

Solvente Temperatura di congelamento Kc (°C/mol)

Acido acetico 16,6 °C 3,9

Acqua 0,0 °C 1,86

Benzene 5,4 °C 5,12

Cloroformio -63,5 °C 4,67

Fenolo 43,0 °C 7,40

Nitrobenzene 5,7 °C 6,89

 

Te = Ke · g/M Tc = Kc · g/M

 dove g rappresenta il numero di grammi di soluto sciolti in 1000 g di solvente ed M la massa molare della sostanza disciolta.

Come esempio supponiamo che si voglia determinare il peso molecolare dell'acqua ossigenata e che si siano sciolti 2,8 g di tale composto in 100 g di acqua comune. Per la soluzione così ottenuta si misura una temperatura di inizio di congelamento pari a -1,55 °C. L'acqua pura congela a 0 °C, dunque Tc vale

1,55 °C. D'altra parte la soluzione in esame corrisponde ad una soluzione contenente 28 g di soluto in 1.000 g di solvente, infatti 2,8 : 100 = x : 1000, dove x è appunto uguale a 28. La costante crioscopica dell'acqua vale 1,86 °C mol -1. Abbiamo così tutti i dati necessari e possiamo scrivere :

28 1,55 = 1,86 · M

da cui M = 33,6. Il peso molecolare dell'acqua ossigenata è 34,0

Applicazioni dell’osmosi inversa:

rene artificiale

dissalazione dell’acqua di mare