Le proprietà colligative delle soluzioni, comprendono:
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- Innalzamento ebullioscopico
- Abbassamento crioscopico
- Pressione osmotica
- Abbassamento della tensione di vapore
Le soluzioni diluite mostrano particolari proprietà che dipendono solo dal numero di particelle di soluto nella soluzione, indipendentemente dalla loro natura chimica.
Le proprietà colligative consentono, tra l'altro di determinare sperimentalmente il peso molecolare di una sostanza
Innalzamento ebullioscopico ed abbassamento crioscopico
Un liquido bolle quando la sua tensione di vapore uguaglia la pressione atmosferica. La differenza tra la temperatura di ebollizione della soluzione e quella del solvente puro viene detta innalzamento ebullioscopico. Tale valore dipende dal tipo di solvente ed è direttamente proporzionale al numero di particelle di soluto in soluzione, secondo la relazione :
∆Tb = kb∙ m ∙ i
kb è la costante ebullioscopica caratteristica per ogni solvente i cui valori sono tabulati
m è la molalità della soluzione
i è l'indice di van't Hoff che indica il numero di ioni positivi e negativi liberati nella dissociazione di ogni particella di elettrolita
Esempio :
Per NaCl la cui dissociazione elettrolitica dà due ioni Na+ e Cl– si ha che i = 2, mentre per MgCl2 che dà lo ione Mg2+ e due ioni Cl– i =3
Pressione osmotica
La pressione osmotica è una delle proprietà colligative delle soluzioni. Alcune membrane naturali o artificiali vengono dette semipermeabili in quanto si lasciano attraversare solo dalle molecole di alcune sostanze.
Supponiamo un tubo di vetro a forma di U contenente in un braccio del solvente puro e nell'altro una soluzione del medesimo solvente; i due liquidi siano separati per mezzo di una membrana semipermeabile che si lascia attraversare dalle molecole del solvente e non da quelle del soluto. I
n tale condizione un certo numero migrano verso la soluzione. Tale flusso è noto come osmosi e , a causa di tale fenomeno , l'altezza della soluzione più concentrata aumenta . Tale fenomeno potrebbe essere impedito esercitando sulla soluzione più concentrata una pressione sufficiente per impedire il flusso di molecole di solvente .Tale pressione viene detta pressione osmotica (simbolo π)
Il calcolo della pressione osmotica viene fatto applicando l'equazione
π = M R T i
Essendo M la molarità della soluzione , R la costante universale dei gas ( 0.08206 L atm mol-1 K-1 )
T è la temperatura in gradi Kelvin e i è l'indice di van't Hoff
Tensione di Vapore ( p˚)
Detta pA˚ la tensione di vapore di un solvente puro detta XA la frazione molare del solvente si verifica che pA = XA pA˚ essendo pA la tensione di vapore della soluzione.
Esercizi
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Calcolare il punto di ebollizione di una soluzione ottenuta con 4.26 g di glucosio (C6H12O6) P.M. = 180.16 g/mol in 87.9 g di H2O sapendo che kb per l'acqua è 0.512.
moli glucosio = 4.26 / 180.16 = 0.0236
molalità =0.0236 / 0.0879 =0.268
∆t = 0.268 × 0.512=0.137
Poiché il punto di ebollizione dell'acqua è 100 °C, la temperatura di ebollizione della soluzione è
100 + 0.137 = 100.137 °C
- Si calcoli la temperatura di solidificazione di una soluzione contenente 5.84 g di NaCl in 500 g di acqua sapendo che kf per l'acqua è 1.86.
NaCl è un elettrolita per il quale i = 2
moli di NaCl = 5.84 /58.44 = 0.1
molalità = 0.1/ 0.5 = 0.2
∆t= 0.2 × 1.86 × 2 = 0.744
Poiché la temperatura della solidificazione dell'acqua è 0.0 °C la temperatura di solidificazione della soluzione è 0.0 -0.744 = -0.744 °C.
- Calcolare la pressione osmotica esercitata da una soluzione contente 10.34 g di CaCl2 P.M. = 110.9 in 800 mL di soluzione a 25 °C
T=25+273=298 K
moli CaCl2= 10.34 / 110.9 = 0.0932
M=0.0932/0.800 =0.117
i =3
π =0.117 ·0.08206×298 ·3 = 8.58 atm
