Proprietà colligative. Esercizi svolti e commentati

Le soluzioni diluite mostrano particolari proprietà che dipendono solo dal numero di particelle di soluto nella soluzione, indipendentemente dalla loro natura chimica. Tali proprietà, che vengono dette proprietà colligative comprendono:

  1. Innalzamento ebullioscopico
  2. Abbassamento crioscopico
  3. Pressione osmotica
  4. Abbassamento della tensione di vapore

Esercizi
1)      L’aggiunta di 2 g di antracene a 90 g di CS2 provoca l’innalzamento del punto di ebollizione del CS2 di 0.3°C, mentre l’aggiunta di 0.7 moli dello stesso a 100 g di CS2 determina l’innalzamento del punto di ebollizione di 16.6 °C. Determinare il peso molecolare dell’antracene

Innanzi tutto si deve calcolare la costante Kb di CS2 e ciò può essere fatto sapendo che una soluzione costituita da 0.7 moli di antracene in 100 g (= 0.100 kg) di CS2 determina l’innalzamento del punto di ebollizione di 16.6 °C.

Ricordando che ΔT = m ∙ Kb si ha:

16.6 = (0.7 /0.100) Kb

Kb = 16.6 ∙ 0.100/ 0.7 = 2.37

Noto il Kb del CS2 applichiamo la medesima formula sfruttando i dati a nostra disposizione ovvero l’innalzamento ebullioscopico e la massa di CS2

0.3 = moli di antracene / 0.090 ∙ 2.37

Moli di antracene = 0.3 ∙ 0.090 / 2.37 = 0.0114

Poiché 0.0114 moli di antracene corrispondono a 2 g si ha:

PM = 2 / 0.0114 = 175.6 g/mol

2)      2.5 g di una sostanza A vengono disciolti in 150 g di un solvente B. Essendo noto che la densità della soluzione è 0.9 g/mL e la pressione osmotica a 25°C è di 0.8 atm determinare il peso molecolare della sostanza A.

La pressione osmotica è definita come: π = CRT essendo C la concentrazione molare della soluzione. La concentrazione molare della soluzione è definita come moli di soluto/ volume soluzione ( in L).

Dobbiamo quindi calcolare la molarità della soluzione: essendo le masse sempre additive la massa della soluzione è pari a 2.5 + 150 = 152.5 g. Pertanto il volume della soluzione ci è dato da V = massa / densità = 152.5 g/ 0.9 g/mL=169.4 mL (= 0.1694 L)

Nell’equazione della pressione osmotica la temperatura deve essere espressa in gradi Kelvin : T = 25 + 273 = 298 K

Sostituendo i dati noti nell’equazione si ha:

0.8 = C ∙ 0.08206 ∙ 298 da cui C = 0.0327 M = moli soluto / 0.1694 L

Le moli di soluto corrispondono quindi a 0.0327 ∙ 0.1694 =0.00554

Poiché 0.00554 moli della sostanza A corrispondono a 2.5 g si ha:

PM = 2.5 g/ 0.00554 mol = 451 g/mol

3)      Alla pressione atmosferica il benzene fonde alla temperatura di 5.48 °C e bolle a 80.1 °C. E’ stato trovato che una soluzione contenente 1.96% in peso di naftalene (PM = 128.2) in benzene congela a 4.72 °C e bolle a 80.5 °C. Calcolare la Kf e la Kb del benzene

100 g di tale soluzione contengono 1.96 g di naftalina e 100 – 1.96=98.04 g di benzene.

Le moli di naftalina sono: 1.96 g/ 128.2 g/mol=0.0153

La molalità di tale soluzione è: m = 0.0153 mol/ 0.09804 Kg =0.156

Facendo riferimento alla fusione: ΔT =5.28 – 4.72 =0.76

Ricordando che ΔT = m ∙ Kf si ha: 0.76 = 0.156 ∙ Kb

Da cui Kf = ΔT/m = 0.76 / 0.156 = 4.87

Facendo riferimento all’ebollizione: ΔT =80.5 – 80.1 =0.4

Ricordando che ΔT = m ∙ Kb si ha:

0.4 = 0.156 ∙ Kb

Da cui Kb = 2.56

4)      Un idrocarburo non volatile contiene il 13.1% in peso di idrogeno. Una soluzione formata da 1.00 g di questo idrocarburo e 50.0 g di etanolo bolle alla temperatura di 78.675 °C. Calcolare il peso molecolare e la formula del composto sapendo che l’etanolo ha una temperatura di ebollizione pari a 78.5 °C e una Kb = 1.22

Per prima cosa possiamo ottenere la formula minima di tale idrocarburo:

supponiamo di disporre di 100 g di questo idrocarburo: si ha che la massa di idrogeno è di 13.1 g mentre quella di carbonio è pari a 100 – 13.1 =86.9 g

Per ottenere la formula minima dobbiamo conoscere il rapporto tra le moli di carbonio e di idrogeno nel composto:

moli di carbonio = 86.9 g/ 12.011 g/mol=7.24

moli di idrogeno = 13.1 g/ 1.00794 g/mol=13

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Author: Chimicamo

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