Proprietà Colligative

di Pietro Gemmellaro

Ai nostri fini possiamo dividere le sostanze chimiche in due grosse classi:

ELETTROLITI

Sostanze che si dissociano

Formano IONI

NON ELETTROLITI

Sostanze che NON si dissociano

NON formano IONI

ELETTROLITI FORTI

Sostanze che si dissociano

TOTALMENTE

ELETTROLITI DEBOLI

Sostanze che si dissociano

PARZIALMENTE

Stiamo attenti a NON confondere la dissociazione con la solubilità!

Una sostanza può infatti essere:

Solubile e dissociarsi;

Solubile e NON dissociarsi;

Insolubile e dissociarsi;

Insolubile e NON dissociarsi.

Quali sono le classi di sostanze chimiche che appartengono ai non elettroliti, agli elettroliti forti e a quelli deboli?

I non elettroliti sono - nella maggior parte dei casi - sostanze organiche (zucchero, benzene, olio, acetone, ecc);

Gli elettroliti forti sono i Sali, gli acidi forti e le basi forti.

Gli acidi forti sono:

HCl, HBr, HI

HClO3, HClO4

H2SO4

HNO3

Le basi forti sono:

MOH M(OH)2

tranne Be

Gli elettroliti deboli sono gli acidi deboli e le basi deboli.

Per gli elettroliti un indice della ionizzazione è il “grado di dissociazione” definito come:

INIZIALI moli di numero

dissociate moli di numero onedissociazi di grado

In base alla definizione del grado di dissociazione:

per i non elettroliti = 0;

per gli elettroliti forti = 1;

per gli elettroliti deboli 0 < < 1.

Il grado di dissociazione si può esprimere pure in percentuale: così i valori vanno dallo 0 % sino al 100 %.

Gli elettroliti deboli hanno bassi valori di , tipicamente qualche unità percentuale.

Il grado di dissociazione (per gli elettroliti deboli) varia al variare della concentrazione: tanto più concentrata è la soluzione, tanto più piccolo è .

Riepilogando quindi:

NON ELETTROLITI

Sostanze organiche

= 0ELETTROLITI FORTI

Sali, acidi forti e basi forti

= 1

ELETTROLITI DEBOLI

Acidi deboli e basi deboli

0 < < 1

2003, C, REG, 54Il grado di dissociazione di un elettrolita debole, in acqua, a temperatura costante:A) diminuisce all’aumentare della diluizione dell’elettrolitaB) aumenta all’aumentare della diluizione dell’elettrolitaC) è indipendente dalla diluizione dell’elettrolita perché dipende solo dalla TD) può essere anche maggiore di 1 a diluizione infinita

2005, C, REG, 24Il grado di dissociazione di un elettrolita NON dipende da:A) il tipo di elettrolitaB) la temperaturaC) la costante di dissociazione dell’elettrolitaD) la pressione esterna sulla soluzione

Ogni liquido ha una naturale tendenza ad evaporare, chiamata “tensione di vapore” o “pressione di vapore” che dipende:

•dalla natura del liquido (es. alcol ed acqua);

•dalla temperatura (es. acqua fredda e acqua calda);

•dalla pressione esterna (es. montagna e pianura).

Quando un liquido bolle?

Quando la tensione di vapore del liquido raggiunge (e supera) la pressione esterna.

2005, Altro, CeCh, 5Se si diminuisce la pressione che insiste sulla superficie di un liquido la temperatura di ebollizione di questo:A) si abbassaB) si alzaC) non cambiaD) si abbassa o si alza a seconda che il liquido formi o no legami a idrogeno

1998, O, FIS, 64La temperatura di ebollizione di un liquido ad una data pressione:1) dipende dalla superficie libera del liquido2) dipende dalla massa del liquido 3) dipende dalla quantità di calore assorbito 4) dipende sia dal tipo di liquido che dalla quantità di calore assorbito 5) dipende esclusivamente dal tipo di liquido che si considera

Si definiscono “colligative” le proprietà il cui valore dipende solo dal numero “reale” (cioè vero) delle particelle per unità di volume (cioè dalla concentrazione) che le determinano e non dalla natura chimica (“dalla quantità e non dalla qualità”). Esse si generano con un soluto NON volatile e si intensificano con l’aumento della concentrazione.

Tali proprietà sono servite per determinare i PM dei soluti.

Per le soluzioni esse sono:

•Abbassamento della tensione di vapore;•Innalzamento della temperatura di ebollizione (ebullioscopia);•Abbassamento della temperatura di congelamento (crioscopia);•Pressione osmotica.

Se indichiamo con A il solvente e con B il soluto, dal punto di vista matematico si ha che:

Bx

AP

P Vapore di Tensione della toAbbassamen

Bm ebeb KT eEbollizion di Punto del toInnalzamen

Bm crcr KT toCongelamen di Punto del toAbbassamen

TR n V Osmotica Pressione B

TR M Osmotica Pressione B

Dato che le proprietà colligative dipendono solo dal numero “reale” (cioè vero) delle particelle per unità di volume (cioè dalla concentrazione) che le determinano, e non dalla natura chimica, dobbiamo capire come calcolare tale numero vero!

Per tener conto di ciò, si deve considerare il coefficiente “i” di Van’t Hoff (che rappresenta un fattore correttivo della concentrazione):

i = 1 + ( – 1)

Dove:i = coefficiente di Van’t Hoff = grado di dissociazione = indice di dislocazione

Quindi tutte queste equazioni vanno corrette per i, per cui diventano:

ixB P

P Vapore di Tensione della toAbbassamen

A

imB ebeb KT eEbollizion di Punto del toInnalzamen

imB crcr KT toCongelamen di Punto del toAbbassamen

i TR n V Osmotica Pressione B

i TR M Osmotica Pressione B

Mistero…

Quando la mamma fa la pasta e aggiunge il sale all’acqua, la nuova soluzione che si è venuta a formare, “bolle di più” o “bolle di meno”?

E bollirà a una temperatura più alta o a una più bassa?

L’aggiunta di un soluto NON VOLATILE a un solvente (con la formazione dunque di una nuova soluzione) provoca un abbassamento della tensione di vapore (es.: per l’acqua da 760 mmHg a 750 mmHg).

Quindi l’acqua “bolle più lentamente”.

Mistero…

Perché si aggiunge il “paraflu” al radiatore dell’automobile?

L’aggiunta di un soluto NON VOLATILE a un solvente (con la formazione dunque di una nuova soluzione) provoca un innalzamento della temperatura di ebollizione (es.: per l’acqua da 100 °C a 103 °C).

Esso ha un duplice scopo: da una parte fa aumentare il punto di ebollizione dell’acqua (es: per l’estate e per la montagna) e dall’altro fa abbassare il punto di congelamento dell’acqua (es: per l’inverno e per la montagna).

Le proprietà colligative si realizzano

tutte insieme!

2002, Altro, CeCh, 15

Quale delle seguenti sostanze sciolte in acqua in concentrazione 0,1 molale, darà la soluzione con più elevata temperatura di ebollizione?

A) fosfato di sodio

B) nitrato di bario

C) solfato di alluminio

D) ioduro di potassio

2005, Altro, CeCh, 7

Tra due soluzioni di NaI e Na2CO3 entrambe 0,5 M ha più alto punto di ebollizione quella di:

A) NaI

B) Na2CO3

C) hanno uguale punto di ebollizione

D) il carbonato si decompone prima di bollire

2005, C, REG, 23

Indicare la temperatura di ebollizione (per P = 1 atm) di una soluzione acquosa contenente 1,5 g di solfato di sodio e 6,0 g di ioduro di potassio in 500 ml di H2O (d = 1,0 g mL-1); (considerare keb = 0,52°C kg mol-1).

A) 101,02 °C

B) 102,11 °C

C) 100,11 °C

D) 100,63 °C

2006, C, NAZ, 4

L’alizarina è un composto organico avente formula empirica C7H4O2. Era noto e usato nell’antico Egitto e in India come colorante. Per determinare la sua formula molecolare si sciolgono 0,144 g del composto in 10,00 g di benzene. La tensione di vapore della soluzione di benzene è 94,56 mmHg a 25°C. La tensione di vapore del benzene puro alla stessa temperatura è di 95,00 mmHg. Indicare la formula molecolare dell’alizarina:

A) C7H4O2

B) C14H8O4

C) C21H12O6

D) C28H16O8

Mistero…

Perché in inverno si cospargono le strade di sale?

L’aggiunta di un soluto NON VOLATILE a un solvente (con la formazione dunque di una nuova soluzione) provoca un abbassamento della temperatura di congelamento (es.: per l’acqua da 0 °C a – 3 °C).

1998, V, CHI, 28Una sostanza disciolta in un solvente:1) abbassa la temperatura di ebollizione del solvente; 2) innalza la temperatura di ebollizione del solvente; 3) non influenza la temperatura di ebollizione del solvente; 4) innalza la temperatura di congelamento del solvente; 5) innalza la tensione di vapore del solvente.

2005, O, CHI, 45Raddoppiando il volume di una soluzione di cloruro di sodio mediante aggiunta di acqua pura, il punto di congelamento della nuova soluzione:A) diminuisce di 2° CB) diminuisceC) non variaD) aumentaE) aumenta di 2° C

2008, C, NAZ, 49

Sapendo che la costante crioscopica di H2O vale 1,86 °C/m, indicare il punto di congelamento di una soluzione acquosa di Al2(SO4)3 avente concentrazione molale pari a 0,010 m:A) -0,093 °CB) 0,093 °CC) -0,465 °CD) 0,018 °C

1999, C, NAZ, 39Una soluzione (al 2,5% in massa) di un idrocarburo in benzene solidifica a 4,52 °C. Tenendo conto del punto di fusione e della costante crioscopica del benzene (5,5 °C; Kcr = 4,9 °C kg mol-1) e del contenuto di H dell’idrocarburo (6,29 %), si può concludere che:A) la Mr dell’idrocarburo è 78B) la Mr dell’idrocarburo non è calcolabile

C) la formula dell’idrocarburo è C10H22

D) la formula dell’idrocarburo è C10H8

2004, Altro, CeCh, 27La costante di abbassamento crioscopico dell’acqua è 1,86 mol-1 Kg °C. Una soluzione 10-3 molale di un acido organico monoprotico determina un abbassamento crioscopico T = 2,3 10-3 K. Stimare l’entità della eventuale dissociazione.A) 0 %B) 100 %C) 50 %D) 25 %

2001, Altro, CeCh, 13Sapendo che il peso molecolare di una sostanza organica di formula C2H4O2 ottenuto da misure crioscopiche di una sua soluzione acquosa 6,4 10-4 M è pari a 52,0 u, si può affermare:A) che la sostanza è completamente ionizzataB) che la sostanza è parzialmente ionizzataC) che la sostanza è un dimeroD) che la sostanza forma legami a idrogeno con l’acqua

L’osmosi è quel fenomeno che si genera quando due soluzioni a differente concentrazione sono separate da una membrana semi-permeabile (particolare membrana - naturale o artificiale - che lascia passare il solvente ma NON il soluto). In particolare si genera un flusso netto di solvente dalla soluzione più diluita alla più concentrata.

La pressione osmotica è la pressione che si deve applicare dall’esterno sulla soluzione più concentrata al fine di evitare il fenomeno dell’osmosi.

Le soluzioni posso essere ipo-toniche, iso-toniche e iper-toniche.

Emolisi e raggrinzimento.

2004, O, CHI, 58Una soluzione A é ipertonica rispetto a una soluzione B se:A) la soluzione A é più acida della soluzione B B) separando le due soluzioni mediante una membrana semipermeabile, si instaura un flusso netto di solvente da A verso BC) la soluzione A si trova a una temperatura maggiore rispetto alla soluzione BD) i valori delle proprietà colligative della soluzione B sono maggiori di quelli della soluzione AE) separando le due soluzioni mediante una membrana semipermeabile, si instaura un flusso netto di solvente da B verso A

2004, V, BIO, 29Una cellula è immersa in una soluzione isotonica. Avviene che:A) l’acqua entra ed esce dalla cellula in ugual misuraB) l’acqua entra nella cellulaC) l’acqua esce dalla cellulaD) l’acqua non entra né esce dalla cellulaE) la cellula va incontro a lisi

2004, Altro, CeCh, 7Sono date quattro soluzioni acquose di eguale molarità contenenti acido cianidrico, nitrato di sodio, acido nitrico, cianuro di sodio. La soluzione con pressione osmotica più elevata sarà quella contenente:A) acido nitricoB) nitrato di sodioC) avranno tutte la stessa pressione osmoticaD) cianuro di sodio

1999, C, REG, 18Una soluzione fisiologica è stata preparata con NaCl (C = 9 g/L). Una soluzione isotonica ad essa, preparata con glucosio, ne contiene:A) 13,85 g/LB) 9,00 g/LC) 27,7 g/LD) 55,4 g/L

2007, C, NAZ, 45

Indicare la concentrazione molare di una soluzione di FeCl3 isotonica con il sangue a 25 °C, sapendo che per il sangue, alla temperatura di 25 °C, si ha Π = 7,40 atm):A) 3,31 10-2 MB) 1,51 10-1 MC) 7,56 10-2 MD) 1,60 10-2 M

2008, Altro, GNC, 6Calcolare la pressione osmotica a 27,0 °C di una soluzione che contiene in 1,000 dm3 0,5845 g di NaCl e 1,8016 g di glucosio:A) 0,492 atmB) 0,984 atmC) 0,366 atmD) 0,738 atm