Proprietà Colligative delle soluzioni

Proprietà Colligative delle soluzioniProprietà che dipendono dal numero di particelle presenti e non dalla loro naturaPer le soluzioni si tratta di:1) Innalzamento Ebullioscopio (∆T e )∆T e = K e ×m dove: K e = costante ebullioscopica (Kg·°C/mol)m = molalità2) Abbassamento Crioscopico (∆T c )∆T c = K c ×m dove: K e = costante crioscopica (Kg·°C/mol)m = molalità3) Pressione smotica (Π)Π·V = n·R·TΠ = nRT/V = MRTΠSolutoSolventePressione che deve essereesercita sulla soluzione perevitare il passaggio delsolvente nella soluzionestessaMembranasemipermeabile4) Abbassamento relativo della tensione di vapore

P = P°·χ solv(se è presente un unico componente non volatile)P = P° A·χ A + P° B·χ B + P° C·χ C +…. (se sono presenti più componenti)Abbassamento relativo della tensione di vapore:P°-PP°= χ solutoPer soluti che associano o dissociano in soluzione bisogna tenere conto delcoefficiente di Van’t Hoff (i)i = [1 + α(ν-1)]dove:α= grado di dissociazioneν = n° di ioni in cui si dissocia la molecolaPer soluti completamente dissociati α= 1 → i = νEs. NaCl → Na + + Cl - i=2CaCl 2 → Ca 2+ + 2Cl - i=3Quindi per soluti che associano o dissociano in soluzione le equazioni che regolano leproprietà colligative diventano:∆Tc = Kc· m ·i∆Te = Ke· m ·iΠ = [(nRT)/V]·iEs. 1

Si prepara una soluzione di saccarosio, C 12 H 22 O 11 , sciogliendo 35.8 g di compostoin 1000 g di H 2 O. Calcolare la tensione di vapore e la pressione osmotica dellasoluzione a 20°C, sapendo che la densità della soluzione è 1.024 g/ml e che latensione di vapore dell’acqua a 20°C è 17.535 torr.MM = 342.13 g/molMoli saccarosio = 35.8/342.13 = 0.105 molmolalità = 0.105/1 Kg = 0.105mP = P°·χ solvMoli H2O = 1000 g/ 18 = 55.55 molχ solv = 55.55/(55.55+0.105) = 0.998P = 17.535×0.998 = 17.504 torrGrammi soluz. = 1000 + 35.8 = 1035.8 gLitri di soluz = g/d = 1035.8/1.024 = 1.011LΠ = nRT/V = (0.105×0.0821×293.15)/1.011 = 2.49 atmEs. 2La pressione osmotica di una soluzione contenente 3.8g di un composto organicoin 150 ml è 14.5 torr a 25.5°C. Determinare la massa molecolare del composto.Π = nRT/Vatm = 14.5/760 = 0.019atmn = ΠV/RT = (0.019×0.15)/(0.082×298.65) = 1.17×10 -4 molPM = g/mol = 3.8/1.17×10 -4 = 3.25×10 4 g/molEs. 3

Determinare la temperatura di ebollizione di una soluzione acquosa di NaClottenuta sciogliendo 15.4g di sale in 510 ml di H 2 O, sapendo che Ke(H 2 O) = 0.512°CKg/mol.Calcolare anche la temperatura di congelamento sapendo cheKc(H2O)=1.86°CKg/mol.PM = 58.43 g/molMoli NaCl = 15.4/58.43 = 0.264 molDensità dell’acqua = 1 g/mol510 ml di H2O = 510 g di H2Omolalità = 0.264/0.510 = 0.518m∆Te = 0.512×0.518×2= 0.53°CTe = 100 + 0.53 = 100.53°C∆Tc = 1.86×0.518×2 = 1.93°CTc = 0-1.93 = -1.93°CEs.4Una soluzione di CaCl 2 presenta un innalzamento ebullioscopio di 0.23°C.Sapendo ce la densità della soluzione è 1.13 /ml e che Ke(H2O) = 0.512°CKg/mol, calcolare la pressione osmotica della soluzione a 25°C.∆Te = Ke×m×i = i=3m = 0.23/(3×0.512) = 0.15mgrammi di CaCl2 = 0.15×110.98 = 16.647ggrammi di soluzione = 1000 + 16.647 = 1016.647ml soluz = g/d = 1016.647/1.13 = 899.68 mlΠ = [(0.15×0.082×298.15)/0.899]×3 = 12.21 atmEs. 5

Calcolare la tensione di vapore di una soluzione ottenuta sciogliendo 9 g diglucosio, C 6 H 12 O 6 , in 100 g di H 2 O a 20°C, sapendo che la tensione di vaporedell’H 2 O a 20°C è 17.5 torr.PM = 180.07 g/molMoli glucosio = 9/180.07 = 0.0499 moliMoli H2O = 100/18 = 5.55 molχ solv = 5.55/(5.55+0.0499) = 0.992P = P°·χ solv = 17.5×0.992 = 17.36 torrEs. 6Calcolare la quantità in grammi di glicerolo (C 3 H 8 O 3 ) che, sciola in 285 ml diH2O, provoca un innalzamento ebullioscopio di 0.15°C. (Ke(H2O) = 0.512°CKg/mol).Calcolare inoltre l’abbassamento relativo della tensione di vapore dellasoluzione a 20°C (la tensione di vapore di H2O a 20°C è 17.5 torr).PM = 92.03 g/mol∆Te = Ke·mm = ∆Te/Ke = 0.15/0.512 = 0.292 mol/Kg(H2O)285 ml H2O = 285 g H2Omoli glicerolo = m×Kg(H2O) = 0.292×0.285 = 0.0832 moligrammi glicerolo = 0.0832×92.03 = 7.65gP°-PP°= χ solutoχ soluto = moli soluto / (moli soluto + moli H2O) = 0.0832/(0.0832+15.83) =

0.00523moli H2O = 285/18 = 15.83Oppure:P = P°χsolv = 17.5×(15.83/15.91) = 17.41 torr(P°-P)/P = (17.5-17.41)/17.41 = 0.00514Es.7Calcolare la massa molecolare e la formula molecolare di un composto organiconon volatile e indissociato sapendo che la temperatura di ebollizione di unasoluzione contenente 1.95g di composto in 129g di cloroformio è 62.18°C, e latemp. di ebollizione del cloroformio puro è 61.3°C.Ke(cloroformio) = 3.62°CKg/molComposizione del composto:C= 38.53% H=9.94% O= 51.47%DTe = 62.18-61.30 = 0.88°C = 3.62·mm = 0.243moli soluto = 0.243×0.129 = 0.0313MM = 1.95/0.0313 = 62.3 g/molC 38.55/12.04 =3.21/3.21 = 1H 9.94/1 = 9.94/3.21 = 3O 51.47/16 = 3.21/3.21 =1Formula minima = CH 3 O PM = 31.01Quindi la formula molecolare è : C 2 H 6 O 2Es. 8Calcolare quanti grammi di KCl occorre aggiungere a 73.5 ml di H2O perché latemp. di congelamento si abbassi di 0.514°C. (Kc(H2O) = 1.86°CKg/mol)Calcolare inoltre la pressione osmotica della soluzione ottenuta a 20°C sapendoche la densità è 1.05g/ml.

molalità = 0.514/(1.86×2) = 0.138m73.5 ml di H2O = 73.5 di H2Omoli KCl = 0.138×0.0735 = 0.0102 molgrammi KCl = 0.0102×74.548 = 0.76gΠ = nRT/VGrammi di soluzione = 0.76 + 73.5 = 74.26ml soluz = g/d = 74.26/1.05 = 70.7 mlΠ = nRT/V = [(0.0102×0.082×293.15)/0.0707]×2= 6.94 atm