TIPI DI SOLUZIONI

TIPI DI SOLUZIONI.

Come le variabili pressione, volume e temperatura sono state usate per descrivere lo stato o la condizione di gas, liquidi e solidi puri, questo ed altre variabili devono essere usate per descrivere le soluzioni. Innanzi tutto è necessario stabilire quali siano i costituenti importanti presenti in soluzione.

Le sostanze usate per definire la composizione di una soluzione si dicono componenti. Uno di componenti, di solito quello presente in grandissima quantità, è detto solvente; ogni altro componente è detto soluto.

Nel seguito si considereranno quasi esclusivamente soluzioni formate da due componenti.

A seconda dello stato di aggregazione le soluzioni possono essere:

gassose; i gas, con l'eventuale eccezione dei casi in cui avvengono delle reazioni chimiche, sono miscibili fra di loro in tutte le proporzioni, pertanto ogni miscuglio gassoso costituisce una soluzione. Il comportamento dei miscugli gassosi è regolato essenzialmente dalla legge di Dalton;

liquide; le soluzioni liquide possono essere costituite da una delle seguenti coppie soluto-solvente

liquido-liquido;

gas-liquido;

solido-liquido;

solide; le soluzioni solide possono essere costituite da una delle seguenti coppie soluto-solvente

liquido-solido;

gas-solido;

solido-solido.

Esse si presentano meno di frequente ed, a parte le proprietà meccaniche, non differiscono molto dalle soluzioni di liquidi, che saranno discusse in particolare.

Una volta stabilito quantitativamente quali siano i componenti presenti in una soluzione, è necessario fare qualche considerazione specifica sulle quantità di ciascun componente. Di solito si specificano soltanto le quantità relative dei componenti, poiché le proprietà delle soluzioni non dipendono dalle quantità assolute di sostanza presente.

La quantità relativa di una sostanza è nota come la sua concentrazione e viene espressa secondo diverse serie comuni di unità. La ragione dell'uso effettivo di diverse unità di misura per la concentrazione è legata al fatto che esistono diversi metodi sperimentali per determinare le concentrazioni e che alcune leggi delle soluzioni possono essere espresse per mezzo di formule matematiche particolarmente semplici scegliendo una opportuna unità di misura per la concentrazione.

I modi più comuni sono i seguenti.

a)    la percentuale in peso (%): numero di grammi (g_i) di un componente "i" contenuti in 100 g di soluzione

Se una soluzione viene preparata pesando le quantità dei vari componenti, può essere comodo esprimere la concentrazione di un componente come rapporto fra la massa del componente in questione e la massa della soluzione. Spesso tale rapporto viene espresso, come nel caso in questione, come frazione di cento e prende il nome di percentuale in peso;

b)   la percentuale in volume (%): numero di litri (V_i) di un componente "i" contenuti in 100 l di soluzione

Questi modi di esprimere al concentrazione non sono di grande utilità in chimica perché non sono proporzionali all'ammontare di sostanza;

c)    la frazione molare (x_i): rapporto fra il numero di moli (n_i) del componente "i" e il numero di moti totali (n_t=n₁++n_i) presenti in soluzione

d)   la molarità (M): numero di moli (n_i) di un soluto "i" contenuti in un litro di soluzione

Tale rapporto prende anche il nome di concentrazione molare. La molarità è un'unità molto adatta al lavoro di laboratorio poiché soluzioni acquose di molarità nota possono essere facilmente preparate pesando piccole quantità di soluto e misurando il volume della soluzione in un recipiente tarato. È da notare che, poiché il volume varia con la temperatura, la concentrazione espressa in unità di molarità dipende anche dalla temperatura. Questo è uno svantaggio che le altre unità di concentrazione non hanno;

e)    la molalità (m): numero di moli n_i di un soluto "i" contenuti in 1000 g di solvente

La molalità è una unità utile nei calcoli sul punto di congelamento e di ebollizione delle soluzioni, ma poiché è difficile pesare i solventi liquidi, la molalità è scomoda per il comune lavoro da laboratorio. Per soluzioni acquose molto diluite (ossia numero di moli di soluto piccolo rispetto al numero di moli di solvente) la molalità è circa uguale alla molarità, poiché la densità della soluzione è circa uguale ad 1 (densità dell'acqua).