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Soluzioni, Molarità e Molalità, Proprietà Colligative, Osmosi, Solubilità

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Le soluzioni sono miscugli omogenei e possono essere solidi, liquidi o gassosi. La soluzione è composta dal solvente e del soluto, il solvente è sempre maggiore in quantità del soluto. La soluzione si forma perché l'agitazione termica fa sì che le particelle del soluto si mescolino con quelle del solvente in modo disordinato. SOLUZIONI ACQUOSE Durante la formazione di una soluzione le molecole di solvente circondano quelle del soluto= solvatazione Se sono coinvolte molecole di acqua come solvente, il processo prende il nome di idratazione. SOLUZIONI 1. Composti molecolari polari non ionizzabili come lo zucchero Formano soluzioni acquose poiché l'acqua, estremamente polare, riesce a rompere i legami dipolo- dipolo tra le molecole del soluto. Queste soluzioni non presentano ioni dunque non conducono corrente elettrica zucchero H₂O 2.Composti molecolari polari ionizzabili come HCL e tutti gli acidi Formano delle soluzioni in cui il dipolo dell'acqua rompe i legami covalente in un fenomeno chiamato ionizzazione= provoca la formazione di ioni che consentono alla soluzione di condurre elettricità → → H * (aq) + Cl (aq) AH₂0 HCL si spezza CL H₂O HCL, (g) HCL e'un acido dunque il legame e'covalente CL + Na + H₂O + HCL dissociazione 3.Composti ionici come NaCl Liberano ioni positivi e negativi a causa dell'azione dell'acqua che interferisce con il legame ionico, separando gli ioni di carica opposta. La soluzione ottenuta conduce elettricità e il processo è chiamato dissociazione. Le molecole di H₂O strappano gli ioni...

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positivi a NaCl NatCl (s) H₂O Na+ (aq) + Cl(aq) → La capacità di un soluto di sciogliersi in un solvente dipende da diversi fattori: i tipi di legami che si devono rompere tra soluto e solvente e quelli che si possono formare nella soluzione. La rottura di un legame comporta una consumazione di energia mentre la formazione di un legame libera energia. CL Le proprietà dell'acqua cambiano quando si scioglie in essa un soluto il legame e'ionico Gli ioni che si formano durante la ionizzazione o dissociazione quando sono in soluzione acquosa vengono circondati dalle molecole di acqua. La carica positiva, presente sull'idrogeno, si direziona verso gli ioni negativi e la carica negativa, presente sull'ossigeno, verso gli ioni positivi. Gli ioni vengono detti idratati. H+ che tengono unito lo Zucchero Le cariche + dell'acqua si legano a CL e le cariche a Nat I composti che in soluzione acquosa formano degli ioni sono detti elettroliti e rendono elettricamente conduttrice la soluzione acquosa in cui sono disciolti. Sali e Idrossidi si dissociano-elettroliti forti e le cariche sono neutre=non elettroliti CONCENTRAZIONI quantita'soluto quantita'soluzione concentrazione: m/m% puo essere espressa in •m/V% V/V% La concentrazione in ppm è utilizzata per analizzare soluzioni molto diluite >parti per milione C MOLARITA molarita' M= nºmoli soluto V soluzione Durante la formazione di una soluzione, la massa rimane sempre costante ma, è possibile che il volume vari leggermente a causa della presenza di legami che si instaurano tra le molecole, avvicinandole e diminuendo lo spazio vuoto tra esse. per trovare il n° di moli . (mol/L) massa g MM La molaritá dipende dalla temperatura, infatti al variare di essa varia il volume della soluzione che si dilata al riscaldamento e contrae al raffreddamento Soluzione titolata=a molarita'nota Un modo veloce per ottenere una soluzione titolata è quello di aggiungere del solvente ad una soluzione già creata fino a raggiungere la molarità desiderata. In questo modo il soluto rimane invariato. Processo di diluizione numero moli iniziale = numero moli finali la concentrazione pero'diminuisce Mix Vi = Mg x Vg M soluto ppm= m soluzione ppm= Ха x 106 V soluto Vsoluzione MOLALITA numero moli soluto massa solvente x 106 (mol/kg) molalita'm= A differenza della moralità non fa riferimento alla soluzione ma al solvente utilizzato. Inoltre non dipende dalla temperatura poiché non è interessato il volume FRAZIONE MOLARE Si può calcolare quando una soluzione è costituita da più componenti per specificare la concentrazione di un componente NA NA+ng+nc.. n=numero moli Viene utilizzata soprattutto per le miscele gassose. Se moltiplicata percento si ottiene la percentuale molare. La somma di tutte le frazioni molari di una soluzione deve essere uguale a 1 PROPRIETA COLLIGATIVE I legami che si instaurano tra il soluto è il solvente in una soluzione modificano il comportamento della soluzione rispetto al solvente puro. La temperatura di ebollizione di solito si alza e quella di congelamento si abbassa. ● Abbassamento punto fusione (congelamento)= abbassamento crioscopico Innalzamento punto ebollizione= innalzamento ebulliscopico Il variare di questi due non dipende dalla natura del soluto ma dal numero di particelle che sono presenti nella soluzione Proprieta' colligative Le molecole di un solvente puro sono soggette all'attrazione che si instaura tra esse, quando invece si trovano in una soluzione sono interessate da due attrazioni diverse L'attrazione che si instaura tra le molecole del solvente L'attrazione delle particelle di soluto che le circondano (solvatazione) Per abbandonare la soluzione le molecole del solvente hanno bisogno di più energia Quando il solvente è in soluzione la tensione di vapore, ovvero la tendenza di quella soluzione ad evaporare, è più bassa in quanto più forze tengono attratte le molecole. Cont una tensione di vapore più bassa la temperatura di ebollizione aumenta. TENSIONE DI VAPORE La tensione di vapore in un liquido puro è la pressione che il vapore esercita sul liquido quando i due sono in equilibrio. →ovvero quando la pressione non varia tempo All'equilibrio la tendenza del liquido à vaporizzare compensa la tendenza del vapore a condensare dunque il numero di particelle del liquido che passano allo stato di vapore è uguale al numero di particelle di vapore che rientrano nel liquido. La tensione di vapore di una soluzione il cui soluto non è volatile è direttamente proporzionale alla frazione molare del solvente Psoluzione Psolvente X solvente = Per il punto di congelamento la situazione è opposta in quanto le particelle di soluto ostacolano la solidificazione del solvente e dunque il punto di congelamento si abbassa Dunque la tensione di valore è tanto più grande quanto maggiore è la frazione molare del solvente cioè quanto meno è concentrata la soluzione. In genere l'innalzamento della temperatura di ebollizione di una soluzione è più piccolo rispetto all'abbassamento della temperatura di congelamento, che invece più significativo. Se il soluto non è volatile ed è formato da molecole che rimangono tali anche in soluzione allora Aumenta all'aumentare della temperatura Nel caso di una soluzione con soluto non volatile il processo di evaporazione del solvente è ostacolato O INNALZAMENTO/ABBASSAMENTO O Osoluto Osolvente vale SOLO se la concentrazione e < 0.1M La tensione di vapore è invece più piccola quanto minore è la frazione molare del solvente teb soluzione-teb solvente =Ateb = Kebin con soluzione-to solvente =Atco = com Keb-costante ebullioscopica Kco=costante crioscopica perche' il soluto abbassa il punto di congelamento Nel caso di soluzioni di elettroliti forti per le formule relative all'innalzamento e all'abbassamento è necessario tenere conto della ionizzazione e della dissociazione OSMOSI L'osmosi è una proprietà colligativa che si manifesta quando una soluzione più concentrata ed una meno sono separate da una membrana semipermeabile. Le molecole di solvente si spostano verso la soluzione con concentrazione maggiore, fino a che essa non raggiunge la stessa concentrazione dell'altra soluzione. Si introduce il coefficiente i = numero totale di moli di ioni che Si liberano da una mole di soluto Se parliamo di un elettrolita devo moltiplicare i pressione osmotica La parte H di liquido genera una pressione che è tanto più grande quanto maggiore è il valore di H. Questa pressione si oppone all'ingresso dell'altro solvent Quando H aumenta il flusso rallenta fino a fermarsi solvente L'acqua passa sempre dalla soluzione meno concentrata, dunque più diluita, a quella più concentrata. H₂O SOLUBILITA La solubilità è la quantità massima di soluto che si può sciogliere in una certa quantità di solvente ad una determinata temperatura. A causa dell'agitazione termica, in una soluzione satura, le particelle che si sono depositate sul fondo tendono a continuare a sciogliersi e quelle in soluzione tendono a depositarsi sul fondo. Il risultato di questo processo, che avviene alla stessa velocità, è quello di una sorta di equilibrio detto equilibrio dinamico. Se alla soluzione più concentrata viene applicata una pressione maggiore rispetto a quella osmotica, come risultato, si ha il passaggio delle molecole del solvente della soluzione più concentrata, verso quella meno concentrata. M π = ( 1 ) R.T TT-M·R·T R=0.082 Latm/mol K πT=M·R·T·i Ateb Keb.m.i Atc=-Kc m.i vale per le Soluzioni ideali - molto diluite con concentrazione bassa membrana ➜osmosi inversa H₂O+ NaCl 2 Concentrazioni. La pressione osmotica è la pressione idrostatica che deve essere esercitata su una soluzione, separata da un'altra per mezzo di una membrana semipermeabile, perché in essa non entri altro solvente >soluto solvente Dipende da Non dipende da H₂O membrana diverse uguali magg. ipertonica isotoniche H₂O +NaCl min. ipotonica mescolamento dimensione cristalli queste possono rendere lo Scioglimento più veloce Una soluzione è detta satura quando la concentrazione di soluto ha raggiunto il limite massimo per la sua solubilità. Se ad essa aggiungiamo dell'altro soluto quest'ultimo precipita →Soprasatura Legge di Henry: la solubilità di un gas in un liquido, ovvero la sua concentrazione in una soluzione satura (se è satura vuol dire che si è raggiunto il valore della solubilità del soluto), è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas che sta al di sopra della soluzione. Concentrazione 6ppm (.106) mlm (g/g) m/v (g/ml) VIV (g/ml) Vale solamente per soluzioni diluite, a condizione che il gas non reagisca con il solvente come per esempio: O2, N2, He NON reagiscono con l'acqua FORMULARIO Diluizione MixVi=Mg x V g T-pressione osmotica T=R·T·M (i) 0.082 Latm /mol K Ateb - Keb.m (xi) = Atc=-Kc-m (xi) M=- m= nsoluto V soluz XA= NA NA+ng+... mg/L S=KPg (mol/L) →M nsoluto (mol/kg) → msolvente J. dipende da temperatura natura gas e solvente. (mol l'atm¹) = K=costante di Henry Psoluz Psolv-X solu ↓ Tensione di vapore S=Pg.K > costante di Henry

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H+ che tengono unito lo Zucchero Le cariche + dell'acqua si legano a CL e le cariche a Nat I composti che in soluzione acquosa formano degli ioni sono detti elettroliti e rendono elettricamente conduttrice la soluzione acquosa in cui sono disciolti. Sali e Idrossidi si dissociano-elettroliti forti e le cariche sono neutre=non elettroliti CONCENTRAZIONI quantita'soluto quantita'soluzione concentrazione: m/m% puo essere espressa in •m/V% V/V% La concentrazione in ppm è utilizzata per analizzare soluzioni molto diluite >parti per milione C MOLARITA molarita' M= nºmoli soluto V soluzione Durante la formazione di una soluzione, la massa rimane sempre costante ma, è possibile che il volume vari leggermente a causa della presenza di legami che si instaurano tra le molecole, avvicinandole e diminuendo lo spazio vuoto tra esse. per trovare il n° di moli . (mol/L) massa g MM La molaritá dipende dalla temperatura, infatti al variare di essa varia il volume della soluzione che si dilata al riscaldamento e contrae al raffreddamento Soluzione titolata=a molarita'nota Un modo veloce per ottenere una soluzione titolata è quello di aggiungere del solvente ad una soluzione già creata fino a raggiungere la molarità desiderata. In questo modo il soluto rimane invariato. Processo di diluizione numero moli iniziale = numero moli finali la concentrazione pero'diminuisce Mix Vi = Mg x Vg M soluto ppm= m soluzione ppm= Ха x 106 V soluto Vsoluzione MOLALITA numero moli soluto massa solvente x 106 (mol/kg) molalita'm= A differenza della moralità non fa riferimento alla soluzione ma al solvente utilizzato. Inoltre non dipende dalla temperatura poiché non è interessato il volume FRAZIONE MOLARE Si può calcolare quando una soluzione è costituita da più componenti per specificare la concentrazione di un componente NA NA+ng+nc.. n=numero moli Viene utilizzata soprattutto per le miscele gassose. Se moltiplicata percento si ottiene la percentuale molare. La somma di tutte le frazioni molari di una soluzione deve essere uguale a 1 PROPRIETA COLLIGATIVE I legami che si instaurano tra il soluto è il solvente in una soluzione modificano il comportamento della soluzione rispetto al solvente puro. La temperatura di ebollizione di solito si alza e quella di congelamento si abbassa. ● Abbassamento punto fusione (congelamento)= abbassamento crioscopico Innalzamento punto ebollizione= innalzamento ebulliscopico Il variare di questi due non dipende dalla natura del soluto ma dal numero di particelle che sono presenti nella soluzione Proprieta' colligative Le molecole di un solvente puro sono soggette all'attrazione che si instaura tra esse, quando invece si trovano in una soluzione sono interessate da due attrazioni diverse L'attrazione che si instaura tra le molecole del solvente L'attrazione delle particelle di soluto che le circondano (solvatazione) Per abbandonare la soluzione le molecole del solvente hanno bisogno di più energia Quando il solvente è in soluzione la tensione di vapore, ovvero la tendenza di quella soluzione ad evaporare, è più bassa in quanto più forze tengono attratte le molecole. Cont una tensione di vapore più bassa la temperatura di ebollizione aumenta. 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In genere l'innalzamento della temperatura di ebollizione di una soluzione è più piccolo rispetto all'abbassamento della temperatura di congelamento, che invece più significativo. Se il soluto non è volatile ed è formato da molecole che rimangono tali anche in soluzione allora Aumenta all'aumentare della temperatura Nel caso di una soluzione con soluto non volatile il processo di evaporazione del solvente è ostacolato O INNALZAMENTO/ABBASSAMENTO O Osoluto Osolvente vale SOLO se la concentrazione e < 0.1M La tensione di vapore è invece più piccola quanto minore è la frazione molare del solvente teb soluzione-teb solvente =Ateb = Kebin con soluzione-to solvente =Atco = com Keb-costante ebullioscopica Kco=costante crioscopica perche' il soluto abbassa il punto di congelamento Nel caso di soluzioni di elettroliti forti per le formule relative all'innalzamento e all'abbassamento è necessario tenere conto della ionizzazione e della dissociazione OSMOSI L'osmosi è una proprietà colligativa che si manifesta quando una soluzione più concentrata ed una meno sono separate da una membrana semipermeabile. Le molecole di solvente si spostano verso la soluzione con concentrazione maggiore, fino a che essa non raggiunge la stessa concentrazione dell'altra soluzione. Si introduce il coefficiente i = numero totale di moli di ioni che Si liberano da una mole di soluto Se parliamo di un elettrolita devo moltiplicare i pressione osmotica La parte H di liquido genera una pressione che è tanto più grande quanto maggiore è il valore di H. Questa pressione si oppone all'ingresso dell'altro solvent Quando H aumenta il flusso rallenta fino a fermarsi solvente L'acqua passa sempre dalla soluzione meno concentrata, dunque più diluita, a quella più concentrata. H₂O SOLUBILITA La solubilità è la quantità massima di soluto che si può sciogliere in una certa quantità di solvente ad una determinata temperatura. A causa dell'agitazione termica, in una soluzione satura, le particelle che si sono depositate sul fondo tendono a continuare a sciogliersi e quelle in soluzione tendono a depositarsi sul fondo. Il risultato di questo processo, che avviene alla stessa velocità, è quello di una sorta di equilibrio detto equilibrio dinamico. Se alla soluzione più concentrata viene applicata una pressione maggiore rispetto a quella osmotica, come risultato, si ha il passaggio delle molecole del solvente della soluzione più concentrata, verso quella meno concentrata. M π = ( 1 ) R.T TT-M·R·T R=0.082 Latm/mol K πT=M·R·T·i Ateb Keb.m.i Atc=-Kc m.i vale per le Soluzioni ideali - molto diluite con concentrazione bassa membrana ➜osmosi inversa H₂O+ NaCl 2 Concentrazioni. La pressione osmotica è la pressione idrostatica che deve essere esercitata su una soluzione, separata da un'altra per mezzo di una membrana semipermeabile, perché in essa non entri altro solvente >soluto solvente Dipende da Non dipende da H₂O membrana diverse uguali magg. ipertonica isotoniche H₂O +NaCl min. ipotonica mescolamento dimensione cristalli queste possono rendere lo Scioglimento più veloce Una soluzione è detta satura quando la concentrazione di soluto ha raggiunto il limite massimo per la sua solubilità. Se ad essa aggiungiamo dell'altro soluto quest'ultimo precipita →Soprasatura Legge di Henry: la solubilità di un gas in un liquido, ovvero la sua concentrazione in una soluzione satura (se è satura vuol dire che si è raggiunto il valore della solubilità del soluto), è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas che sta al di sopra della soluzione. Concentrazione 6ppm (.106) mlm (g/g) m/v (g/ml) VIV (g/ml) Vale solamente per soluzioni diluite, a condizione che il gas non reagisca con il solvente come per esempio: O2, N2, He NON reagiscono con l'acqua FORMULARIO Diluizione MixVi=Mg x V g T-pressione osmotica T=R·T·M (i) 0.082 Latm /mol K Ateb - Keb.m (xi) = Atc=-Kc-m (xi) M=- m= nsoluto V soluz XA= NA NA+ng+... mg/L S=KPg (mol/L) →M nsoluto (mol/kg) → msolvente J. dipende da temperatura natura gas e solvente. (mol l'atm¹) = K=costante di Henry Psoluz Psolv-X solu ↓ Tensione di vapore S=Pg.K > costante di Henry