Interrogazione su stechiometria e proprietà colligative

In questo post si trova la trascrizione di un’interrogazione di un mio compagno di classe riguardante stechiometria, quindi molarità, molalità e preparazione di soluzioni.

Ci sono domande sull’esperienza di laboratorio in cui abbiamo diluito una soluzione 1M in una 0,3M ed anche una domanda sulla pressione osmotica, una proprietà colligativa.

Domande sull’esperienza di laboratorio #

In laboratorio abbiamo fatto una diluizione, aggiungendo solvente ad una soluzione madre.

Abbiamo preparato 100ml di NaCl 1M quindi una soluzione 1 molare in 100ml di H2O.

Per calcolare quanto NaCl innanzitutto abbiamo calcolato quanto NaCl diluire. Sapendo che la massa molare di NaCl è 58,4g/mol, con una soluzione 1M allora in 1L ci ci sarà una mole di NaCl, ossia 58,4g. Siccome devo preparare solo 100ml allora mi servono solo 0,1 moli.

58,45g : 1mol = x: 0,1mol

x = 5,85g

Cncludiamo che ci servono 5,85 g di NaCl, dopo averli pesati si inserisce in un becker da 100ml una quantità arbitraria di acqua inferiore a 100ml, una volta ottenuta la soluzione si travasa in un cilindro graduato e con una pipetta ed una spruzzetta si raggiungono i 100ml sul cilindro.

Diluire una soluzione 1 molare in una soluzione 0,3 molare #

Vogliamo fare 100 ml di soluzione a 0,3 molare aggiungendo soltanto solvente sfruttando per il soluto la soluzione madre 1 molare. Come fare?

Quando NaCl si solubilizza è distribuito equamente, dunque dovrò levare una quantità che contiene il dato numero di moli, per successivamente aggiungere un po’ di H2O.

In questo caso in 100ml di soluzione madre ci sono 0,1 moli distribuite equamente in 100ml dovrò prelevare il volume necessario per ottenere una soluzione 0,3 molare di 100ml.

Scopo delle diluizioni in laboratorio #

NaCl si può trovare facilmente ma in genere si prepara una soluzione madre quando maneggiare solvente e soluto è un processo lungo e pericoloso. Nel caso della soda caustica, ossia l’idrossido di sodio bisogna utilizzare i DPI nel processo per ottenerla. Rispetto ad eseguire un processo lungo e pericoloso per ricavare ogni volta l’idrossido di sodio, meglio ricavarlo solo una volta in alta concentrazione per poi diluirlo ed utilizzarlo in multipli esperimenti.

0,3mol :1L = Xmol : 0,1L

Ci servono 0,03 mol in 100ml di soluzione figlia.

Come ricavare 0,03 moli di sale fino dalla soluzione madre?

Se la soluzione madre era 1M, otteniamo che 1mol: 1L = 0,03mol : xL, dunque servono solo 0,03 L di soluzione madre da inserire nella soluzione obiettivo.

Una volta che abbiamo prelevato i 30 ml, magari inserendoli prima in un cilindro da 50ml, poi si travasano in un cilindro graduato da 100ml e si ottiene una soluzione con 0,03 mol di NaCl.

Per ottenere la soluzione figlia 0,3M basta aggiungere i restanti 70ml di acqua, in tal modo la concentrazione sarà 0,3mol di NaCl su 1L di H20.

Cos’è la molalità #

Numero moli del soluto / massa in kg del solvente.

Esercizio 63 pagina 385 #

L’acqua di mare contiene circa 35g/L di sali. Supponi che siano costituiti solo da NaCl e che la densità sia 1,03g/mL. Determina molarità, molalità e frazione molare.

NaCl = 35g/L D_soluzione = 1,050g/ml

M = ? m = ? mol soluto/mol soluzione = ?

35g/L ci sono 35g su 1L di soluzione, dunque su 1,05kg/L

Trovo la molarità #

Trovo il numero di moli di soluto su 1L di solvente, in questo caso acqua.

Ci sono 35g di soluto su 1L di H20, ossia su 1kg di H20.

Trovo quante moli sono 35g di NaCl, presenti in 1L di acqua, grazie ad una proporzione.

58,45g/mol : 1mol = 35g : x

x = 35g*1mol/(58,45g/mol) = 0,60M

Ci sono 0,60 moli di NaCl in 1L di acqua senza sali.

Passo alla molalità #

Ho già le moli, ma tali moli sono in 1kg di solvente puro. Ho il volume della soluzione, devo trovare il volume del solvente e dal volume del solvente il peso. Se 35g di NaCl sono presenti in 1L di soluzione.

1030g/L * 1L = 1030g. - 35g/L * 1L =35g

1L di soluzione pesa 1030g, ma dentro ci sono 35g di sale, quindi il resto della massa H20 ossia il solvente.

La massa di H20 nella soluzione è (1030g-35g) , ossia 995 g.

Quindi 35g stanno a 0,995kg di H20 come xg stanno a 1kg di H20

0,60mol : 0,995kg = xmol : 1kg

Trovo la frazione molare del soluto #

Numero di moli del soluto sul numero di moli totali. Trovo la massa molare dell’acqua, 18g/mol, trovo quante moli sono 995g di H20.

18g : 1mol = 995g : xmol

xmol = 55,28mol

moli totali = (55,28 + 0,6) mol = 55,88mol

x = 0,6mol / 55,88mol = 0,011

Frazione molare: moli di soluto su moli di soluzione

0,61mol / (1000g * 18g/mol + 0,61mol )

Pressione osmotica #

L’acqua va in entrambi le direzioni ma il flusso netto va dalla soluzione con meno soluto a quella con più soluto. Nelle cellule questo processo può essere pericoloso (…)

La pressione osmotica fa sì che da una parte l’acqua salga, dall’altra scenda fino a che non si raggiunge un equilibrio dinamico con da una parte una pressione idrostatica, dall’altra il flusso netto dell’osmosi, entrambi equilibrati. La pressione osmotica è generata dalla colonna di acqua che grava ed è legata alla pressione idrostatica. Formula:

pi * V = n *R * t * i

n/V è il numero di moli sul volume, ossia la molarità.

pi = M * R * t * i

Come tutte le proprietà colligative dipende dal numero effettivo di particelle in una mole, ossia il coefficiente di Van’t Hoff, che dice quante particelle si trovano nella soluzione.