Dispense VERIFICATO
chimica generale
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Le soluzioni sono miscele omogenee definite da solvente e soluto, con stati fisici diversi. La concentrazione si esprime in molarità, molalità o frazione molare. La spontaneità della dissoluzione è influenzata dall'entalpia e dal disordine. Il calore di soluzione è il bilancio energetico dei processi di separazione e mescolamento. Le forze intermolecolari e il principio "simili scioglie simili" regolano la solubilità, che per i gas dipende da pressione (Legge di Henry) e temperatura. Le proprietà colligative – abbassamento della tensione di vapore (Legge di Raoult), innalzamento ebullioscopico, abbassamento crioscopico e pressione osmotica (Van't Hoff) – dipendono solo dalla quantità di soluto.
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- Le soluzioni sono miscele omogenee di due o più sostanze, dove un solvente dissolve un soluto. Esistono 7 tipi di miscele omogenee (es. solido in liquido) e 2 eterogenee (es. solido in gas).
- La concentrazione di una soluzione può essere espressa come:
- Molarità (M): moli di soluto per litro di soluzione.
- Molalità (m): moli di soluto per chilogrammo di solvente.
- Percentuale in massa/volume.
- Frazione molare (X).
- La spontaneità del mescolamento è influenzata dalla variazione di energia (ΔH) e dalla variazione di disordine (caoticità). Un ΔH < 0 (esotermico) favorisce la dissoluzione, mentre un aumento di disordine la favorisce sempre. Le condizioni ottimali sono esoenergetiche e disordinate.
- Il calore di soluzione (ΔHsoluz) è dato dalla somma dei contributi di separazione del soluto (ΔHsoluto > 0, endotermico), separazione del solvente (ΔHsolvente > 0, endotermico) e mescolamento (ΔHmesc < 0, esotermico). Il processo può essere endotermico o esotermico a seconda del bilancio.
- Le forze intermolecolari determinano la solubilità, incluse forze ione-dipolo, legami idrogeno, dipolo-dipolo, ione-dipolo indotto, dipolo-dipolo indotto e forze di dispersione. Il principio "simili scioglie simili" è fondamentale.
- La solubilità è la concentrazione di soluto in una soluzione satura, in equilibrio dinamico con l'eventuale solido in eccesso.
- Le soluzioni gassose sono sempre omogenee, la mescolanza è spontanea e rapida.
- Nelle soluzioni di gas in liquido, la quantità di gas disciolto dipende da:
- La pressione del gas (Legge di Henry: Mgas = KH * Pgas).
- La temperatura della soluzione.
- Le caratteristiche chimiche di solvente e soluto. I gas polari sono più solubili in acqua, spesso reagendo chimicamente.
- L'effetto della temperatura sulla solubilità (Principio di Le Chatelier): per i solidi che si sciolgono endotermicamente, la solubilità aumenta con la temperatura; per quelli esotermicamente, diminuisce. Per i gas in liquidi, all'aumentare della temperatura, la solubilità diminuisce.
- Le proprietà colligative dipendono solo dal numero di particelle di soluto, non dalla loro natura:
- Abbassamento della tensione di vapore (Legge di Raoult: ΔPsolvente / P°solvente = Xsoluto).
- Innalzamento ebullioscopico (ΔTeb = Keb * m).
- Abbassamento crioscopico (ΔTcr = Kcr * m).
- Pressione osmotica (π) (equazione di Van't Hoff: π = MRT per soluzioni diluite).
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