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Data pubblicazione: Jan 21, 2012 6:50:57 PM
Nella lezione del 20 gennaio abbiamo visto alcuni dettagli sulle soluzioni:
Le soluzioni sono miscugli omogenei in cui distinguiamo un componente principale che chiamiamo solvente e una o più sostanze mescolate (sciolte) omogeneamente in esso, che chiamiamo soluti.
Se i pezzetti di soluto non si sono separati completamente da diventare invisibili all'occhio e al microscopio, il miscuglio non sarà omogeneo, ma eterogeneo, e non potrà essere chiamato soluzione, ma al massimo sospensione.
In una sospensione il soluto tende col tempo a ri-separarsi da solo, come quando mescoliamo un po' di farina in un bicchiere d'acqua. Per quanto la farina sarà fine, essa si ri-depositerà sul fondo in pochi minuti. In una soluzione di sale in acqua, invece, il sale non finirà mai per ricompattarsi sul fondo, nemmeno in 10000 anni.
Le sospensioni non sono trasparenti perché i piccoli pezzetti di sostanza, che non si sono divisi abbastanza, ostacolano il percorso lineare della luce. Nel latte per esempio ci sono gocce di olio, visibili solo la microscopio, che non sono sciolte nella parte acquosa. Ma è la loro presenza che rende il latte opaco. Capiamo perciò che il latte è un miscuglio eterogeneo anche se le piccole particelle di grasso non vanno a galla (lo fanno solo nel latte fresco non pastorizzato né omogeneizzato).
Le soluzioni possono essere anche gassose e solide. Per esempio l'aria può essere considerata una soluzione di ossigeno e altri gas minori sciolti (diluiti) in azoto, che ne costituisce il 78%. L'oro per fare anelli e gioielli è una lega, cioè una soluzione di rame o argento sciolti nell'oro, che costituisce almeno il 75% in peso.
Come Lorenzo ha intuito, la differenza tra un miscuglio omogeneo (soluzione) e un miscuglio eterogeneo (per es. sospensione) scompare se andiamo ad un ingrandimento molto più elevato di quello ottenibile con un microscopio. Quando riuscissimo a vedere le molecole la materia NON apparirebbe più omogenea. Ci sono atomi, nuclei, ancor più piccoli elettroni, e spazio vuoto tra questi oggetti infinitamente piccoli e in perenne movimento.
Quando sciogliamo i granelli di zucchero ne distruggiamo i cristalli. Allora le molecole si disperdono tra quelle dell'acqua, ma non riusciamo a "spappolare", disgregare e distruggere anche le stesse molecole. né a cambiare la composizione della sostanza sciolta. Proprio per questo lo scioglimento non modifica l'identità chimica della sostanza sciolta, quindi è solo una trasformazione fisica.
Se dovesse accadere ciò: che oltre a sciogliersi la sostanza cambiasse di composizione e identità, significherebbe che il solvente non si limita a "sciogliere", ma piuttosto a provocare una trasformazione chimica e, probabilmente, avremmo almeno qualche evidenza di ciò con cambiamenti di colore, formazione di solidi precipitati o di gas. Possiamo provare ciò immergendo un centesimo in un acido nitrico. Comunemente si dice che la monetina si scioglie, ma questo non è corretto. Il rame e il ferro, le sostanze metalliche componenti la monetina, e lo stesso acido nitrico, sono trasformate in altre sostanze: nitrato ferrico e nitrato rameico (due sali colorati e solubili in acqua), e in ossidi di azoto gassosi (e tossici). Per non usare la parola "sciogliere" i chimici, sofisticati e puntigliosi come sono, usano il termine "dissolvere".
Nella seconda parte del video, il miscuglio è stato diluito per permettere di vedere ciò che restava della monetina prima che scomparisse del tutto.
Tornando alle soluzioni, che è l'oggetto del prossimo esperimento, abbiamo già visto che la solubilità di una sostanza - in un solvente specificato - indica la maggiore concentrazione che quella sostanza può avere se sciolta in quel solvente. In poche parole, la solubilità di una sostanza in acqua è la concentrazione della soluzione satura di quella sostanza in acqua.
La soluzione è satura quando la concentrazione non aumenta più nonostante sia presente della sostanza solida in eccesso.
Il modo più usato per indicare la concentrazione delle soluzioni acquose è in grammi di soluto su litro di solvente, e questo vale anche per le soluzioni sature.
Esempio: il sale da tavola, o cloruro di sodio (sodium chloride), ha una solubilità in acqua di 359 g/L a 20°C (ref.:http://en.wikipedia.org/wiki/Solubility_table)
Quindi, una volta che abbiamo raggiunto la concentrazione di 359 grammi per litro, non riusciamo a sciogliere altro sale nella soluzione.
Soluzione satura di NaCl (cloruro di sodio) ottenuta aggiungendo poca acqua a molto sale e agitando a lungo.
Sotto il "corpo di fondo", cioè il sale solido in eccesso
A sinistra, una soluzione satura di acetato rameico in acqua, in presenza del corpo di fondo.
A destra è stata aggiunta la soluzione satura di NaCl, anziché l'acqua, per sciogliere l'acetato rameico. Ma il risultato è stato l'intorbidamento che si vede. Quale può essere la causa? Certamente la quantità di acetato rameico sciolto in questo secondo caso è risultata inferiore.
Il problema che dobbiamo risolvere in laboratorio è il seguente:
Il sale assegnato ha maggior solubilità in acqua o in una soluzione di cloruro di sodio al 30%?
Concetti:
Solubilità di una sostanza in un un solvente = concentrazione massima che quella sostanza può avere in quel solvente, sciogliendosi in esso ad una temperatura data, in presenza di un eccesso della sostanza stessa.
Concentrazione di un soluto = quantità di soluto presente in una data quantità di soluzione
Soluzione satura = soluzione che contiene la massima concentrazione di soluto in presenza della sostanza da sciogliere (per essere sicuri che non sia soprassatura).
Il materiale a disposizione è il seguente: becher con una soluzione satura di sale in presenza di corpo di fondo.
Burette, cilindri, pipette, bilancia.
La sostanza di cui si deve confrontare le solubilità in acqua e in NaCl(sat):
gruppo Argon: solfato di calcio (2,1 g/L),
gruppo Boro: acido borico (47,2 g/L),
gruppo Carbonio: carbonato di litio (13,3 g/L),
gruppo Deuterio: clorato di potassio (73 g/L),
gruppo Elio: periodato di potassio (4,2 g/L),
gruppo Fluoro: fluoruro di sodio (40,6 g/L)
riserva: bicarbonato di sodio (96 g/L)
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