07-Chimica generale 8-11-2018-Soluzioni,Sali-converted PDF

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Sbobinatore: Francesco Simeone Lezione n°: 7

Controllore: Martina Ardesi Professore: Lorella Franzoni

Data: 8/11/2018 Argomento: Soluzioni, Sali

Soluzioni Una Soluzione è una miscela omogenea di 2 o più componenti, che non corrisponde necessariamente ad un miscuglio di un solido in un liquido, ma al contrario tutti gli stati della materia possono mescolarsi tra loro. Si possono avere tre tipologie di soluzioni: • •

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Soluzioni Gassose: una miscela gassosa è sempre una soluzione in quanto i gas sono sempre completamente miscibili tra loro Soluzioni Liquide: si possono formare sciogliendo in un liquido (solvente), gas, solidi o altri liquidi. Esempi: CH3CH2OH (etanolo) in acqua (soluzione liquido-liquido), acqua frizzante (soluzione gas-liquido), sale in acqua (soluzione solido-liquido) Soluzioni Solide: leghe metalliche

Distinguendo tra soluto, parte della soluzione in proporzione minore e solvente, parte in proporzione maggiore, in base alla quantità di soluto presente in soluzione è possibile distinguere: • •

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Soluzioni Non Sature: contengono quantità di soluto inferiori alla massima quantità dissolvibile Soluzioni Sature: è disciolta la massima quantità possibile di soluto che ad una data temperatura il solvente può sciogliere Quando una soluzione è satura si può aumentare la temperatura e portare in soluzione altre molecole, creando una situazione di forte instabilità; pertanto non appena tale temperatura si riabbassa la quantità in più disciolta precipita originando: Soluzioni Sovrassature: soluzioni instabili che contengono una quantità di soluto superiore alla massima dissolvibile

Concentrazione delle Soluzioni Per indicare quanto soluto è sciolto in una soluzione esistono i seguenti modi: 1. 2. 3. 4. 5.

3 Metodi Percentuali Molarità Molalità Normalità Frazione Molare

Metodi Percentuali (di solito il numeratore si riferisce al soluto mentre il denominatore si riferisce alla soluzione; quando si enunciano eventuali definizioni è preferibile dire “contenuti in” invece di “su” Ad Esempio grammi di soluto “contenuti in” 100g di soluzione e non “su” 100g di soluzione) •

Massa percentuale (o Percentuale in Peso, % p/p): grammi di soluto contenuti in 100g di soluzione Esempio Una soluzione di NaCl al 37% contiene 37g di sale puro in 100g di soluzione

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Massa-Volume percentuale (% p/v): grammi di soluto contenuti in 100ml di soluzione Esempio Una soluzione fisiologica di NaCl contiene 0.9g di sale in 100ml di soluzione acquosa, quindi è 0.9 % p/v

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Sbobinatore: Francesco Simeone Lezione n°: 7

Controllore: Martina Ardesi Professore: Lorella Franzoni

Data: 8/11/2018 Argomento: Soluzioni, Sali

Problema tipo % p/v Quesito Avendo 10g di H3BO3 (acido ortoborico, blando disinfettante che se sciolto in acqua dà l’acqua borica) preparare una soluzione 8% p/v Risoluzione 8 : 100 = 10 : x con x= volume soluzione finale x (volume finale) = (100 * 10) : 8 = 125ml Commento-Procedimento Si travasano 10g di H3BO3 in un contenitore graduato (becher, palloncino o cilindro) e si aggiunge acqua mescolando fino alla tacca di 125ml

Altro Problema tipo % p/v Quesito Avendo 280ml di glucosio (C6H12O6) preparare una soluzione 25% p/v Risoluzione 25 : 100 = x : 280 con x= massa in grammi soluzione finale x (massa in grammi soluzione finale) = (25 * 280) : 100 = 70g Commento-Procedimento Si pesano 70g, si mette questa quantità in un contenitore graduato e si aggiunge acqua mescolando fino a 280ml

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Volume percentuale (% v/v): volume di soluto contenuto 100ml di soluzione Esempio Una soluzione al 30% v/v di CH3CH2OH (etanolo) in acqua non contiene 30ml di etanolo e 100ml di acqua; non contiene neanche 30ml di etanolo e 70ml di acqua perché a differenza della massa che è sempre additiva, il volume non è additivo se si tratta di due composti diversi; la risposta corretta è 30ml di etanolo in 100ml di soluzione

Molarità (M): numero di moli di soluto contenute in 1 litro di soluzione M (mol/l) = n. moli soluto / V in litri soluzione

n. moli soluto = M * V in litri soluzione V in litri soluzione = n. moli soluto / M

Problema tipo Molarità Quesito Calcolare quanti g di NaOH occorrono per preparare 250ml di soluzione 180mM (1mM = 1/1000 di molarità) Risoluzione convertire 250ml in 0.25l e 180mM in 0.18M n. moli NaOH = M * V = 0.18 * 0.25 = 0.045mol PM (peso molecolare) NaOH ricavato da tavola periodica = 40g/mol m NaOH = n. moli * PMNaOH = 0.045 * 40 = 1.8g

Molalità (m): numero di moli di soluto contenuti in 1 Kg di solvente m (mol/Kg) = n. moli soluto / Kg solvente Esempio Per preparare una soluzione acquosa 0.1m di CaSO4 (PM = 136) si aggiungono 13.6g di sale a 1Kg di H2O; peso la quantità e aggiungo 1Kg di solvente, non servono contenitori graduati in questo caso 2

Sbobinatore: Francesco Simeone Lezione n°: 7

Controllore: Martina Ardesi Professore: Lorella Franzoni

Data: 8/11/2018 Argomento: Soluzioni, Sali

Normalità Frazione Molare (x): numero di moli di un composto fratto la somma algebrica delle moli di tutti i componenti (soluti e solventi); la somma algebrica delle frazioni molari di tutte le componenti di un sistema è sempre pari a 1 x (frazione molare) = n. di moli componente / somma n. di moli tutti i componenti

Esercizi generali sulla Concentrazione delle Soluzioni Problema tipo 1 Quesito Preparare 400ml di una soluzione 250mM di HCl Risoluzione convertire 250mM in 0,25M e 400ml in 0.4l impostare la proporzione 0.25 : 1 = x : 0.4 o in alternativa porre: n. moli HCl = M * V soluzione quindi x (n. moli HCl) = 0.4 * 0.25 = 0.1mol PM HCl ricavato da tavola periodica = 36g/mol da cui m (massa in grammi) = n. moli HCl * PM HCl = 0.1 * 36 = 3.6g Problema tipo 2 Quesito Avendo 4.25g di H2SO4 (acido solforico), 12.75g di solvente e sapendo che la soluzione risultante ha una densità di 1.18g/ml calcolare % p/p, molarità e molalità di H2SO4 Risoluzione m tot = m acido solforico + m solvente = 17g ricaviamo la % p/p acido solforico impostando la proporzione 4.25 : 17 = x : 100 da cui x (% p/p acido solforico) = 25 % per avere la molalità è necessario trovare il numero di moli dell’acido solforico: n. moli acido solforico = m acido solforico / PM acido solforico = 4.25 : 98 = 0.04mol quindi m (molalità acido solforico) in mol/g = n. moli acido solforico / m solvente = 0.04 : 12.75 = 3.4mol/g per trovare infine la molarità abbiamo bisogno del volume in litri della soluzione che ricaviamo dalla densità: V soluzione = m (massa) soluzione / d soluzione = 17 : 1.18 = 14.4ml = 0.144l la molarità dell’acido solforico sarà: M acido solforico = n. moli acido solforico / V soluzione = 0.04 : 0.0144 = 2.8 mol/l

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Sbobinatore: Francesco Simeone Lezione n°: 7

Controllore: Martina Ardesi Professore: Lorella Franzoni

Data: 8/11/2018 Argomento: Soluzioni, Sali

Sali I Sali sono dei composti binari (ad es. NaCl), ternari [ad es. (Ca3PO4)2] o quaternari (ad es. CaHPO4) che si ottengono mediante sostituzione parziale o totale degli idrogeni di un acido con un metallo. Nomenclatura Sali La nomenclatura di un sale si ottiene anteponendo il nome della parte anionica (residuo acido, negativa) a quello della parte cationica (positiva). La nomenclatura dell’anione (residuo acido) si ricava da quella dell’acido corrispondente: si sostituiscono i suffissi -oso e -ico rispettivamente con -ato e -ito se derivante da un ossiacido e si sostituisce -idrico con -uro se derivante da un idracido. Nel caso in cui nell’anione permanessero atomi di idrogeno (sotituzione parziale), bisogna indifferentemente anteporvi i prefissi idrogeno- o diidrogeno- in base al numero di atomi di idrogeno rimasti o in alternativa bisogna far succedere al nome dell’anione le parole acido o diacido sempre in riferimento agli idrogeni che rimangono. Completamento della reazione di formazione di un sale (dai reagenti ai prodotti) La valenza del metallo va come pedice al residuo acido e il numero di atomi di idrogeno tolti per formare il residuo acido va come pedice al metallo.

Bilanciamento della reazione La reazione si bilancia a partire dal metallo, si passa al non metallo, poi all’idrogeno infine all’ossigeno. Esempi (reazioni già bilanciate): 1. (sostituzione totale con 3 H tolti)

3 Ca(OH)2 + 2 H3PO4 → Ca3(PO4)2 + 6 H2O

Con PO4 = residuo acido= ione ortofosfato o fosfato H3PO4 = acido ortofosforico Ca3(PO4)2 = ortofosfato di calcio o fosfato di calcio

2. (sostituzione parziale con 2 H tolti) Ca(OH)2 + H3PO4 → CaHPO4 + 2 H2O Con HPO4 = residuo acido=ione idrogenofosfato o fosfato acido CaHPO4= idrogenofosfato di calcio o fosfato acido di calcio

3. (sostituzione parziale con 1 H tolto) Ca(OH)2 + 2 H3PO4 → Ca(H2PO4)2 + 2 H2O Con H2PO4 = residuo acido= diidrogenofosfato o fosfato diacido Ca(H2PO4)2= diidrogenofosfato di calcio o fosfato diacido di calcio

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Sbobinatore: Francesco Simeone Lezione n°: 7

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Data: 8/11/2018 Argomento: Soluzioni, Sali

4. (sostituzione totale con 1 H tolto) Fe(OH)3 + 3 HCl → FeCl3 + 3 H2O Con Cl− = ione cloruro= residuo acido FeCl3 = cloruro ferrico

5. (sostituzione totale con 2 H tolti) H2CO3 + 2NaOH → Na2CO3 + 2H2O Con CO3= residuo acido= ione carbonato Na2CO3= carbonato di sodio

6. (sostituzione parziale con 1 H tolto) NaOH + H2CO3 → NaHCO3 + H2O Con HCO3= residuo acido= carbonato acido o idrogenocarbonato o bicarbonato (bi- si riferisce ad 1 H rimasto nel residuo acido) NaHCO3= carbonato acido di sodio o idrogenocarbonato di sodio o bicarbonato di sodio

Esempio con formula di struttura-formazione carbonato di sodio (Na2CO3) H2CO3 (acido carbonico) con legami covalenti polari tra ossigeno e idrogeno

Sostituendo i due atomi di idrogeno con due atomi di Na (sodio) si ottiene il sale Na2CO3 (carbonato di sodio) con legami ionici tra sodio e ossigeno

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