Unità didattica: Le soluzioni

Esperienza di laboratorio: Preparare soluzioni a

concentrazione nota per pesata e per diluizioni

Classe: IV

Scuola: Liceo Scientifico

Prerequisiti•Miscele omogenee e eterogenee•Concetto di mole e peso molecolare•Saper convertire il numero di moli di una sostanza in massa e viceversa•Concetto di equivalente e peso equivalente•Saper convertire il numero di equivalenti di una sostanza in massa e viceversa•Saper utilizzare la cappa chimica•Saper utilizzare la bilancia tecnica

Obiettivi didattici•Definizione di soluto, solvente, soluzione satura e insatura•Definizione di solubilità e dei fattori che la influenzano•Definizione di concentrazione di una soluzione e metodi più usati per indicarla•Distinzione fra solventi polari e non polari; regola empirica “il simile scioglie il simile”

Obiettivi formativi•Saper risolvere problemi relativi alle concentrazioni delle soluzioni•Saper preparare una soluzione a concentrazione nota per pesata e per diluizione effettuando i relativi calcoli•Formulare ipotesi relative alla solubilità di alcuni soluti in diversi solventi

Le soluzioni

•Una soluzione è una miscela omogenea di sue o più sostanze

•Si possono presentare in diversi stati di aggregazione:*stato solido: le leghe (bronzo=rame+stagno)*stato gassoso: miscela gassosa o soluzione gassosa (aria)*stato liquido: soluzione (solido-liquido zucchero o sale nell’acqua; liquido-liquido; liquido-

gas)

•In una soluzione a due componenti è definito solvente il componente presente in quantità maggiore (mezzo disperdente) e soluto quello presente in quantità minore (sostanza che viene sciolta)

•Le soluzioni il cui solvente è l’H2O sono chiamate soluzioni acquose e sono le più diffuse in natura

Solubilità

La quantità di soluto che si può dissolvere in un determinato volume di solvente è limitata (es. quantità di zucchero che è possibile sciogliere in una tazza di tea)

Una soluzione si dice satura quando nel solvente è disciolta la massima quantità possibile di soluto

La solubilità indica la quantità di soluto disciolta, ad una data temperatura, in una quantità di solvente prestabilita, dando origine ad una soluzione satura (espressa in g soluto / 100 g solvente)

Applicabilità del concetto di solubilità:• ai solidi in un liquido: se ad una soluzione satura si aggiunge una quantità di soluto, anche piccolissima, questo si deposita sul fondo come corpo di fondo• ai gas in un liquido: esiste una quantità massima solubile di gas che si può dissolvere in un liquido pur non formandosi un corpo di fondo. •ai liquidi in un liquido: si parla di miscibilità. Esistono liquidi che si mescolano tra di loro in qualsiasi proporzione (etanolo e acqua), altri si mescolano solo parzialmente e altri per nulla e sono detti immiscibili

La solubilità aumenta all’aumentare della temperatura nel caso dei solidi e dei liquidi, mentre diminuisce per i gas (aumenta

l’energia cinetica delle particelle di gas in soluzione)

La solubilità di un gas in un liquido dipende dalla pressione esercitata dal gas stesso

Legge di Henry

A una data temperatura la quantità di gas che si scioglie in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione

che il gas esercita sul liquido

Se il soluto è presente in quantità inferiore alla sua solubilità, la soluzione è insatura

concentrata diluita

vicina alla soluto presente in

saturazione quantità lontana dalla

saturazione

Concentrazione delle soluzioni

La concentrazione (o titolo) di una soluzione è la quantità relativa di ciascun componente rispetto alla totalità della soluzione

Può essere espressa in diversi modi:•Concentrazione percentuale riferita alla massa (%m/m):

•Concentrazione percentuale riferita al volume (%V/V):

•Concentrazione percentuale riferita al rapporto massa/volume (%m/V):

•Concentrazione in parti per milione (p.p.m.) o in parti per miliardo (p.p.b.)

Esercizi guidati 1

100g soluzione della massa

g soluto del massam/m

100mL soluzione della volume

mL soluto del volumeV/V

100mL soluzione della volume

g soluto del massam/V

•Concentrazione molare o molarità (M):

•Concentrazione normale o normalità (N):

•Concentrazione molale (m):

•Frazione molare (X):

Esercizi guidati 2

V

nML soluzione della volume

n soluto di moli(M) Molarità

Veqn

NL soluzione della volume

eqn soluto di iequivalent(N) Normalità

(solv) massa

nmKg solvente del massa

n soluto di moli(m) molalità

nn......cnbnan

anaX

Esperienza di laboratorio

Parte prima: preparazioni di soluzioni a concentrazione nota per pesata

1.1 preparazione di soluzioni molari1.2 preparazione di soluzioni

normali

Parte seconda: preparazione di soluzioni a concentrazione nota per diluizione da soluzioni più concentrate

Protocollo

Come deve essere svolta la relazione:•Prima parte

Obiettivo 1.1: evidenziare tutti i passaggi che permettono di calcolare i grammi necessari per entrambi i soluti (saccarosio e acido ossalico);

Obiettivo 1.2: evidenziare i passaggi che permettono di determinare l’esatto volume da prelevare della soluzione concentrata di HCl

•Seconda parteObiettivo 1.3: evidenziare i passaggi che permettono

di determinare gli esatti volumi da prelevare delle soluzioni concentrate di saccarosio e acido ossalico e come si è proceduto per ottenere le diluizioni seriali di HCl partendo dalla concentrazione iniziale 0.1 N.

Relazione

Processi di solubilizzazioneDipendono dalle interazioni tra le particelle di soluto e le

particelle di solvente, determinate dalla loro natura chimica

solventi apolari solventi polari costituiti da molecole costituiti da molecole unite apolari unite da legami da legami secondari relati- secondari molto deboli vamente forti (a idrogeno - (dipolo istantaneo – dipolo-dipolo) dipolo indotto)

non sono in grado di rompere sono in grado di solubilizzare

i legami presenti nei composti soluti polari o ionici, perchè

ionici e polari (più forti) e con essi formano legami perciò in essi si sciolgono solo secondari (dipolo-

dipolo, sostanze apolari dipolo-ione) forti quanto

quelli esistenti tra le moleco-

le del solvente puro

Lo iodio (non polare) si scioglie più facilmente nel tetracloruro di carbonio (solvente non polare, sotto) che nell’acqua (solvente polare, sopra)

è, in genere, rispettata la regola “il simile scioglie il simile”