Transcript Soluzioni e Concentrazioni

Soluzioni, Concentrazioni,
Diluizioni e Miscelazioni
di Pietro Gemmellaro
Possiamo per semplicità classificare la materia che ci
circonda in sostanze.
L’unione di due o più sostanze prende il nome di
miscela o miscuglio.
Una miscela si definisce fisicamente OMOGENEA
quando:
•le due o più sostanze che la costituiscono formano
un’unica fase (intimamente sciolte una nell’altra);
•la composizione relativa è costante in ogni punto della
miscela (quindi ogni parte della miscela è
rappresentativa di tutto il campione stesso);
•NON è possibile distinguere le due (o più) sostanze
tramite:
Occhio nudo;
Lente di ingrandimento;
Microscopio ottico.
Ovviamente una miscela fisicamente ETEROGENEA
non possiede queste caratteristiche.
Vediamo ora lo stato di aggregazione di queste miscele
(sia omogenee sia eterogenee):
Solido
Solido
Liquido
Liquido
Aeriforme
Aeriforme
Vediamo qualche esempio pratico di miscela
omogenea ed eterogenea:
x 1, liquido opaco
x 1000, emulsione
globuli di grasso
x 10.000, sospensione
globuli di grasso
Micelle di caseina
Altri esempi di sistemi omogenei sono:
•Soluzione (non satura)
•Lega metallica
•Aria
Mentre sistemi eterogenei sono:
•Fumo
•Nebbia
•Schiuma
•Emulsione
(liquido nel liquido: es. olio + acqua)
•Sospensione
(solido nel liquido: es. farina + acqua)
•Spugna
•Sabbia
•Soluzione satura (con corpo di fondo)
In chimica una miscela omogenea si definisce
SOLUZIONE.
Anche se la parola “soluzione” ci porta subito ad
immaginare un sistema monofasico omogeneo costituito
da:
•un soluto (solido) (che si scioglie, presente in minore
quantità)
e da:
•un solvente (liquido) (che scioglie, presente in
maggiore quantità),
abbiamo appena vista che esistono differenti possibilità;
infatti:
Un bronzo,
Un cocktail
o
L’aria che respiriamo,
Sono esempi di soluzioni.
Ricordiamo allora:
SOLUTO + SOLVENTE = SOLUZIONE
La solubilità di una sostanza in un dato solvente – a una
certa temperatura – rappresenta la capacità della sostanza
stessa di sciogliersi nel solvente considerato.
Come faccio a capire se una sostanza è più o meno
solubile in un dato solvente?
Cioè da cosa dipende la solubilità?
NATURA CHIMICA
In chimica si usa spesso l’espressione “il simile scioglie il
simile”, per indicare che un solvente polare tenderà a
sciogliere una sostanza polare (es. acqua e sale), mentre
un solvente apolare tenderà a sciogliere una sostanza
apolare (es. acetone e smalto delle unghia).
TEMPERATURA
In generale la solubilità delle sostanze solide e di quelle
liquide in solventi liquidi aumenta all’aumentare della
temperatura (esiste però qualche eccezione).
Pensate al sale che si scioglie in acqua fredda o calda…
QUANTITÀ
La solubilità di una sostanza è legata anche alla quantità
della sostanza stessa che si vuole sciogliere in un dato
solvente (a una certa temperatura).
Cosa accade se a un bicchiere d’acqua aggiungiamo
continuamente del sale da cucina?
A un certo punto l’acqua si saturerà di sale e a quella
temperatura non sarà più possibile sciogliere altro sale.
La soluzione (soluto + solvente) si dice allora “satura” e si
instaura un equilibrio tra essa e il “corpo di fondo”.
2005, M, CHI, 48
Indicare quale delle seguenti sostanze si scioglie meglio in un
solvente apolare:
A) idrossido di potassio
B) acido solforico
C) acetato di potassio
D) idrossido di sodio
E) zolfo
2005, O, CHI, 55
Quale dei seguenti composti si scioglie meglio in acqua?
A) Benzina
B) Etere di etilico
C) Cellulosa
D) Grasso neutro
E) Solfato di rame
CONCENTRAZIONE
La concentrazione rappresenta la quantità di soluto che
si trova sciolta nella soluzione.
Più precisamente si definisce concentrazione il
rapporto tra la quantità di soluto e la quantità di
soluzione (in un solo caso di solvente):
Quantità
Concentraz ione 
Quantità
di Soluto
di Soluzione
(o Solvente)
Poiché la quantità di soluto e quella di soluzione (o di
solvente) si possono esprimere in differenti modi, le
loro possibili combinazioni generano diverse tipologie
di concentrazione:
Molarità
numero
M 
volume
Normalità
N
di moli di soluto
della soluzione
numero
Frazione
numero
numero
Molalità
m
L
i di soluto
della soluzione
molare  x 
numero
(L)
di equivalent
volume

mol
(L)

eq
L
di moli di " soluto"
di moli totali (soluto  solvente)
di moli di soluto
massa di solvente
(Kg)

mol
Kg
In generale se NON si specifica nulla, per “concentrazione” si
intende la molarità.
2001, O, CHI, 60
In 2000 mL di una soluzione acquosa sono presenti 3.65 g
di HCl (p.m.=36.5 u.m.a.); la concentrazione della
soluzione è:
A) 0.5 M
B) 0.05 M
C) 0.1 M
D) 0.05 m
E) 3.65 M
Spesso per indicare la concentrazione molare, si possono usare
anche le parentesi quadrate: [CH4], [H+].
La frazione molare possiede qualche particolarità:
•si può esprimere sia per il soluto sia per il solvente;
•è sempre un numero puro (adimensionale);
•è sempre compreso tra zero e uno;
•la somma di tutte le frazioni molari (per una stessa
soluzione) da sempre uno.
2007, V, CHI, 63
Una soluzione acquosa di acido solforico 0,1 M contiene:
A) 0,1 mol di acido in 100 ml di soluzione
B) 0,0001 mol di acido in 1 ml di soluzione
C) 0,001 mol di soluto in 1 litro di soluzione
D) 0,1 mol di acido in 10 litri di acqua
E) 1 ml di acido in 1 ml di soluzione
• % P/P = (g soluto / g soluzione)*100
• % P/V = (g soluto / mL soluzione)*100
• % V/V = (mL soluto / mL soluzione)*100
• Densità = g / mL
• % P/P * d = % P/V
• M = (% P/P*d*10) / PM
Infatti…
g
g
PM
PEq
PEq = PM / val
mol
Eq
Eq = mol * val
V
V
M
N
N = M * val
Ma cosa rappresenta la “val”? È un numero piccolo ed intero.
Dipende dal campo di applicazione!
Acido – Base
Numero di ioni H+ oppure ioni OH- scambiati
Es. HCl = 1.
H2SO4 = 2.
Al(OH)3 = 3.
Red-Ox
Numero di elettroni scambiati
Es. Cu / Cu2+ = 2.
MnO4- / Mn2+ = 5.
Sali
Numero di cariche totali (associate al catione oppure all’anione)
Es. NaCl = 1.
CaSO4 = 2.
Ba3(PO4)2 = 6.
2005, O, CHI, 54
Calcolare la molarità di una soluzione contenente 8 g di
NaOH (P.M. = 40) in 100 ml di soluzione:
A) 2 M
B) 10 M
C) 0,1 M
D) 0,5 M
E) 0,2 M
2007, O, CHI, 62
Quanti g di MgSO4 (P.M. = 120) occorrono per preparare
2000 ml di una soluzione 3 M?
A) 720 g
B) 360 g
C) 500 g
D) 120 g
E) 480 g
2002, Altro,
CeCh, 25
La molalità di una soluzione:
A) dipende dalla temperatura
B) non dipende dalla temperatura
C) dipende dalla pressione e dalla temperatura
D) dipende dalla natura del soluto
1997, C, REG, 26
Indicare quale dei seguenti valori di concentrazione
molare si avvicina maggiormente a quella massima di una
soluzione di acido cloridrico liberamente commerciabile
(15%):
A) 1/60 mol/L
B) 1/6 mol/L
C) 1 mol/L
D) 6 mol/L
2007, Altro, GNC, 61
Indica la molarità di una soluzione acquosa di HNO3 al 65 %m/m
con densità pari a 1,40 g/cm3:
A) 0,737 M
B) 1,44 M
C) 7,37 M
D) 14,4 M
2005, C, NAZ, 11
Indicare la coppia di valori che riportano la frazione molare di
solvente e soluto in una soluzione di saccarosio (C12H22O11)
preparata sciogliendo 5,0 g di zucchero in 100,0 mL di acqua (w):
A) Xsacc = 0,9974; Xw = 0,0026
B) Xw = 0,9974; Xsacc = 0,0026
C) Xw = 1,0073; Xsacc = 0,0026
D) Xw = 0,1973; Xsacc = 0,0226
DILUIZIONI
Cosa vuol dire “diluire”?
Aggiungere altro solvente, rendere la soluzione meno
concentrata.
Partendo dalla definizione di molarità, M = mol / V(L), si può
ricavare l’equazione utile per le diluzioni:
M1 V1 = M2 V2
2004, C, REG, 9
Indicare il volume di una soluzione acquosa di H2SO4 (0,025 M)
che si può ottenere diluendo opportunamente un volume
determinato (100 mL) di un soluzione più concentrata (1,5 M)
dello stesso acido.
A) 12000 mL
B) 6000 mL
C) 3000 mL
D) 600 mL
2006, Altro, GNC, 13
A quale volume devono essere portati 0,5 L di H2SO4 (al 90 % in
peso e δ = 1,18 g/mL) per ottenere una soluzione 5M?
A) 0,23 L
B) 1,203 L
C) 1,083 L
D) 1,337 L
MISCELAZIONI
Cosa vuol dire “miscelare”?
Aggiungere altro solvente, rendere la soluzione meno
concentrata.
Partendo dalla definizione di molarità, M = mol / V(L), si
può ricavare l’equazione utile per le diluzioni:
MA VA + MB VB = MC VC
2005, Altro, CeCh, 30
Aggiungendo 1 L di acido solforico 2 N a 500 mL dello stesso
acido 1 M si ottengono:
A) 1,5 L di acido 1 M
B) 1,5 L di acido 1 N
C) 1,5 L di acido 1,5 M
D) non si può conoscere esattamente la concentrazione perché i
volumi non sono additivi
2004, C, NAZ, 38
Se a 50 mL di una soluzione acquosa di acido solforico 0,5 M si
aggiungono 75 mL di acido solforico 0,25 M, si ottiene una
soluzione di acido avente una concentrazione molare pari a:
A) 0,044
B) 0,44
C) 0,035
D) 0,35
2008, Altro, GNC, 35
0,500 L di soluzione A di solfato d'ammonio al 12,00 % in
massa, densità 1,068 g/mL, vengono miscelati con 86,5 mL
di una soluzione B di solfato d'ammonio al 31,8 % in
massa, densità 1,180 g/mL. Determinare la percentuale in
massa della soluzione finale sapendo che la sua densità è
uguale a 1,088 g/mL. I volumi non sono additivi.
A) 10,4 %
B) 15,2 %
C) 25,0 %
D) 32,5 %