Proprietà colligative delle soluzioni

1. Proprietà colligative delle soluzioni a.s. 2010-11

2. PROPRIETA’ COLLIGATIVE • Il solvente, come ogni sostanza pura, possiede delle proprietà fisiche caratteristiche. • La presenza del soluto, nella soluzione, modifica le caratteristiche del solvente. • Alcune proprietà delle soluzioni dipendono esclusivamente dalla concentrazione della soluzione, cioè dal numero di particelle di soluto presenti, non dalla sua natura. • Queste particolari proprietà si definiscono proprietà colligative e sono: • l’abbassamento della tensione di vapore • l’innalzamento del punto di ebollizione • l’abbassamento della temperatura di solidificazione • la pressione osmotica.

3. LA LEGGE DI RAOULT • l’abbassamento della tensione di vapore di una soluzione (∆P ) di un soluto non volatile rispetto al solvente puro è uguale al prodotto della frazione molare del soluto (XB) per la tensione di vapore del solvente (PA). ∆P /PA = XB Si avrà: un abbassamento della tensione di vapore, un innalzamento del punto di ebollizione, un abbassamento del punto di congelamento della soluzione rispetto al solvente puro.

4. Abbassamento della tensione di vapore molecola del solvente molecola del soluto La tensione di vapore di una soluzione contenente un soluto non volatile è minore di quella del solvente puro: infatti alla superficie della soluzione alcune particelle di solvente sono sostituite da quelle di soluto, che non hanno alcuna tendenza ad evaporare.

5. INNALZAMENTO DEL PUNTO DI EBOLLIZIONE(di una soluzione di un soluto non volatile) Il valore è dato da: ∆teb = Keb m Keb = costante ebullioscopica (caratteristica del solvente) m = concentrazione molale del soluto

6. Innalzamento della temperatura di ebollizione acqua salata acqua pura Le interazioni che si vengono a creare tra soluto e solvente diminuiscono la tendenza delle molecole del solvente a liberarsi, per passare allo stato di vapore. E’ necessaria più energia per vincere queste interazioni, rispetto a quella necessaria al solvente puro. Di conseguenza, si registrerà una temperatura di ebollizione più elevata. 105- 100- 9 - inizia l’ebollizione Temperatura(°C) tempo

7. ABBASSAMENTO DEL PUNTO DI FUSIONE(di una soluzione di un soluto non volatile) Il valore è dato da: ∆tcr = Kcr m Kcr= costante crioscopica (caratteristica del solvente) m = concentrazione molale del soluto

8. Abbassamento della temperatura di solidificazione L’abbassamento della temperatura di solidificazione della soluzione, rispetto a quella del solvente puro, è dovuta al disturbo che le particelle di soluto provocano alle molecole del solvente, le quali dovendole accoglierle, cambiano il loro modo di aggregarsi. Le particelle di soluto costituiscono un ostacolo alla solidificazione del solvente perché si interpongono tra le sue molecole impedendo loro di organizzarsi in un reticolo cristallino acqua salata acqua pura 2- 1- 0- -2- inizia il congelamento -1- Temperatura(°C) tempo

9. Per le soluzioni di elettroliti forti, che si dissocianototalmente in soluzione acquosa, bisogna tener conto delnumero di particelle realmente presenti: Es. NaCl si dissocia in Na+ e Cl- le particelle sono 2 ∆teb = Keb m i ∆tcr = Kcr m i i = corrisponde al numero di ioni prodotti dalla dissociazione

10. Osmosi L’osmosi è un processoche consiste nel passaggio delle molecole del solvente da una soluzione più diluita ad una più concentrata quando tra esse è posta una particolare membrana, detta membrana semipermeabile, capace di lasciarsi attraversare solo dalle molecole del sovente e non da quelle del soluto. molecola del soluto molecola del solvente

11. Pressione osmotica pressione osmotica soluzione solvente puro (c) (a) (b) pressione necessaria per contrastare l’aumento del volume movimento del solvente Molecola del soluto Molecola del solvente Quando solvente e soluto sono separati da una membrana semipermeabile (a) le molecole del solvente tendono a spostarsi verso la soluzione dove sono meno concentrate (osmosi). Il volume della soluzione aumenta (b) e quindi diminuisce la concentrazione di soluto. La pressione osmotica è quella che si deve applicare per impedire l’aumento del volume della soluzione.

12. LA PRESSIONE OSMOTICA La pressione osmotica (p) rappresenta quindi la pressione esercitata dalle particelle del soluto sulla membrana semipermeabile che lo separa dal solvente o da un’altra soluzione. La misura è data dalla pressione che deve essere esercitata sulla soluzione più concentrata per impedire il fenomeno dell’osmosi. pV = nRT • = pressione osmotica in atm V = volume in l n = quantità di sostanza chimica, in moli/l R = costante dei gas perfetti T = temperatura in K

13. LA PRESSIONE OSMOTICA Poiché n/V coripsonde alla molarità (M) del soluto pV = nRT p = MRT (Legge di Van’t Hoff) In caso di elettroliti bisogna anche qui, introdurre il fattore i = fattore di van’t Hoff

14. SOLUZIONE ISOTONICA: soluzione che contiene lo stesso numero di particelle (stessa osmolarità, stessa p) di una soluzione di riferimento. SOLUZIONE IPERTONICA: soluzione che contiene un maggior numero di particelle (maggiore osmolarità, maggiore p) di una soluzione di riferimento. SOLUZIONE IPOTONICA: soluzione che contiene un minor numero di particelle (minore osmolarità, minore p) di una soluzione di riferimento.