Sommario della lezione 18

Proprietà colligative

Interazioni soluto-solvente

Interazioni soluto-solvente

La solubilità di un soluto in un

particolare solvente dipende da:

•la natura delle particelle di solvente e

soluto e le loro interazioni;

•la temperatura alla quale si prepara la

soluzione;

•la pressione di un soluto gassoso.

Due forze, entrambe di natura elettrica determinano ilgrado di solubilizzazione di un solido ionico in acqua:

Tendono a portare il solido in soluzione.

Se predominano il composto è molto solubile in acqua.

Tendono a mantenerli allo stato solido.

Se predominano la solubilità in acqua è molto bassa.

1) la forza di attrazione tra lemolecole di H2O e gli ioni;

2) la forza di attrazione traioni con cariche opposte.

+

- +

+ -

-

+

+ - +

+ --

+ - +

+ ---

-

CRISTALLO IONICO

+

-

IONI SOLVATATI (IDRATI)

NaCl(s) Na+(aq) + Cl-(aq)

O

H

C

Alcool metilico (metanolo), CH3OH

+

-

CH3OH(l) CH3OH(aq)

Interazioni soluto-solvente

Due sostanze che hanno forze intermolecolari di tipo simile e di entità paragonabile sono probabilmente molto solubili l’una nell’altra.

Due sostanze che hanno forze intermolecolari di tipo simile e di entità paragonabile sono probabilmente molto solubili l’una nell’altra.

Dei pochi composti organici che si sciolgono facilmente in acqua, la maggior parte contiene gruppi –OH. (Non è vero il contrario !)

insolubile

solubile

All’aumentare della massa molare il gruppo polare –OHrappresenta una porzione sempre più piccola dellamolecola e la porzione idrocarburica non polare diventapiù grande.

Effetto della temperatura sulla solubilità

Un aumento della temperatura produce sempre lo spostamento dell’equilibrio così da favorire un processo endotermico.

Sale solido in acqua:

NaNO3(s) Na+(aq) + NO3-(aq)

La dissoluzione di un solido in un liquido è, di solito, un processo endotermico le solubilità di NaNO3

e della maggior parte dei solidi aumentano con la temperatura.

Effetto della temperatura sulla solubilità

Un aumento della temperatura produce sempre lo spostamento dell’equilibrio così da favorire un processo endotermico

Gas in acqua:

O2(g) O2(aq)

La dissoluzione di un gas in un liquido è, invece, un processo esotermico. Dunque all’aumentare della temperatura è favorito il processo inverso.

Effetto della pressione sulla solubilità

sistemi gas-liquido

A basse pressioni la solubilità di un gas in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione del gas:

Cg = k Pg

dove Pg è la pressione parziale del gas sulla soluzione e Cg la sua concentrazione nella soluzione. k è una costante caratteristica del sistema studiato.

Legge di Henry

Proprietà colligative dei non elettroliti

Abbassamento della tensione di vapore

Innalzamento del punto di ebollizione

Abbassamento del punto di congelamento

Pressione osmotica

Queste proprietà delle soluzioni dipendono

principalmente dal numero di particelle di soluto piuttosto che dalla loro natura.

Abbassamento della tensione di vapore

A + B soluzione di A e B

H = 0 (soluzione ideale)

G < 0 (sempre)

Legge di Raoult:

La pressione di vapore di un

componente è proporzionale alla

frazione delle sue molecole.

PA = PA0 XA

PB = PB0 XB

François-Marie Raoult (1830-1901)

PA = PA0 XA

PB = PB0 XB

XA + XB = 1

XA1 0

XB10

PA0

PA

PB0

PB

Ptot

PA PB

press

ione

temperatura

LIQUIDO

SOLIDOGAS

0°C 100°C

1,00 atm

soluzione

Temperatura di congelamento della soluzione

Temperatura di ebollizione della soluzione

Innalzamento del punto di ebollizione e abbassamento del punto di congelamento

Una soluzione contenente un soluto non volatile bolle ad una temperatura superiore al punto di ebollizione del solvente.

Una soluzione contenente un soluto non volatile congela ad una temperatura inferiore al punto di congelamento del solvente.

Le due proprietà sono una conseguenza direttadell’abbassamento della tensione di vapore del solvente inpresenza di un soluto.

Il punto di congelamento della soluzione è la temperatura alla quale il solventein soluzione ha la stessa tensione di vapore del solvente puro solido.

E’ il solvente puro che si separa quando la soluzione congela.

Innalzamento del punto di ebollizione

Tb = kb m

Abbassamento del punto di congelamento

Tf = kf m

dove m è la molalità e kb e kf sono dette rispettivamente costante molale del punto di ebollizione e costante molale del punto di congelamento. Dipendono solo dalla natura del solvente.

Proprietà delle soluzioni ideali:

abbassamento della pressione parziale di vapore Pi = Pi° Xi

innalzamento della temperatura di ebollizione Teb = keb mi

abbassamento della temperatura di congelamento Tcr = - kcr mi

keb kcr

Benzene C6H6 2,53 4,9

Etere dietilico C4H10O 2,02 1,8

Alcool etilico C2H6O 1,22 1,9

Acqua H2O 0,512 1,86

solvente

con solutosolvente

puro

flusso di solvente

(osmosi)

membrana semipermeabile

(fa passare solo il solvente)

A B

Pressione osmotica =

pressione che occorre

esercitare su A per

bloccare il flusso osmotico

= pressione osmotica

V = n RT

da cui:

= RT c (c = molarità)Jacobus Henricus van 't Hoff

Rotterdam (1852) - Steglitz (1911)

Premio Nobel per la Chimica 1901

Legge di van’t Hoff

c= concentrazione specie in soluzione

Proprietà colligative:

abbassamento della pressione parziale di vapore Pi = Pi° Xi

innalzamento della temperatura di ebollizione Teb = keb mi

abbassamento della temperatura di congelamento Tcr = - kcr mi

pressione osmotica = RT Mi

Esercizi proprietà colligative

Una soluzione formata da 1.00 g di idrocarburo e da 50.0 gdi etanolo bolle a 78.675 °C. calcolare il peso molecolaredell’idrocarburo sapendo che la temperatura di ebollizionedell’etanolo è 78.500 °C e che la Keb dell’etanolo è 1.22.

L’innalzamento ebulloscopico di una soluzione contenente 1.65g di un idrocarburo volatile di formula minima C2H3 in 25g di benzene è di 1.03°C. Qual è la formula molecolare dell’idrocarburo, sapendo che Keb = 2.53 °C kg mol-1