Cosa sono le miscele?

Divisione delle miscele

1. Se ad occhio nudo non si riesce a vedere la divisione dei componenti di una miscela, la miscela è omogenea . Esempi di tali miscele sono acqua minerale, profumi e liquidi profumati o aria.
2. Quando i componenti di una miscela sono visivamente distinguibili si parla di miscele eterogenee. Tali miscele, anche dopo agitazione o agitazione prolungata, presentano chiaramente strati diversi.

Esempi di miscele eterogenee

Il primo può essere acqua con olio , nel qual caso si tratta di una miscela di due liquidi che non si mescolano nemmeno durante l’agitazione, e si possono facilmente vedere goccioline d’olio che galleggiano sulla superficie dell’acqua. Un altro tipo di impasto eterogeneo è il gesso in polvere in acqua . È un solido introdotto in un liquido che non si dissolve in esso. Dalla miscelazione si ottiene un impasto che, con il passare del tempo, si stratifica e le particelle di gesso depositano sul fondo.

Soluzione

È un particolare tipo di miscela composta da almeno due componenti, uno dei quali è chiamato solvente e gli altri sono chiamati sostanze in esso disciolte . Quando si mescolano due liquidi o due gas, il solvente, altrimenti noto come fase dispersiva, è solitamente la sostanza più presente in soluzione. La sostanza in quantità minore è quella disciolta in esso. Le sostanze disciolte sono anche chiamate fase dispersa e possono essercene più di una in una soluzione. In questi casi si parla di soluzioni multicomponente .

Soluzioni comunemente usate

Nella quotidianità è molto comune trovare soluzioni di varie sostanze nell’acqua, possibilmente in solventi organici. Nelle famiglie, ad esempio, le soluzioni vengono utilizzate per vari scopi, tra cui:

• aceto, una soluzione al 10 %di acido acetico ,
• per disinfettare le ferite utilizziamo il perossido di idrogeno, ovvero una soluzione al 3 %diperossido di idrogeno ,
• un’altra soluzione, il latte, viene spesso aggiunta al caffè o ai cereali per la colazione.

Esempi di soluzioni in altri stati della materia includono l’aria, che è una miscela composta principalmente da azoto, ossigeno, vapore acqueo e anidride carbonica, e il bronzo, una soluzione allo stato solido composta da rame e stagno. La quantità di sostanza disciolta nel solvente determina in quale tipo rientra, se concentrato o diluito.

Tipi di soluzioni

Esistono diverse divisioni delle soluzioni a seconda dei parametri considerati. La più importante di queste è la divisione in:

1. Una soluzione satura è quella ottenuta sciogliendo la massima quantità possibile di una sostanza in un solvente. Ciò significa che non è più possibile sciogliere la fase dispersa alle condizioni di pressione e temperatura date.
2. Una soluzione insatura è una soluzione su 100 g della quale, a una data temperatura e pressione, è ancora possibile sciogliere quantità maggiori di soluto. La quantità di sostanza presente influenza la sua concentrazione.

Tra le soluzioni distinguiamo anche tra:

1. Una soluzione diluita è una soluzione in cui la quantità di solvente è significativamente maggiore della quantità di soluto. Di solito si tratta di soluzioni con una concentrazione di pochi punti percentuali.
2. Una soluzione concentrata è quella in cui la quantità di sostanza della fase dispersa rispetto alla fase disperdente è del decine per cento.
3. Una soluzione sovrasatura è un sistema specifico in cui è presente una quantità aggiuntiva di sostanza che non può essere dissolta nelle determinate condizioni di pressione e temperatura. Questo tipo di soluzione può essere facilmente ottenuta raffreddando accuratamente la soluzione satura. Tali soluzioni sono caratterizzate da elevata instabilità e il sistema può essere disturbato anche agitando più vigorosamente o introducendo un ulteriore cristallo della sostanza, con conseguente completa cristallizzazione della sostanza in eccesso e passaggio della soluzione allo stato saturo.

È possibile utilizzare diversi metodi per aumentare la saturazione di una soluzione : aumentare la quantità di soluto, far evaporare parte del solvente e, nel caso dei solidi, la saturazione viene aumentata anche abbassando la temperatura. Nella situazione opposta, per ridurre la saturazione della soluzione, il modo più semplice è aggiungere più solvente al sistema o, nel caso di solidi, aumentare la temperatura della soluzione. Le manovre di temperatura sono efficaci per i sistemi liquido-solido, poiché influenzano direttamente la solubilità della sostanza nella fase disperdente.

Solubilità

La condizione fondamentale per la formazione di una soluzione, cioè di una miscela otticamente omogenea, è il verificarsi di un processo chiamato dissoluzione . Implica il passaggio di molecole di una sostanza in soluzione. Il processo inverso è la formazione di una fase cristallina solida, cioè la cristallizzazione della sostanza. Ogni sostanza ha la propria velocità di dissoluzione ed efficienza specifiche. Possiamo dire che una sostanza è molto solubile in acqua, per esempio, e un’altra è molto poco solubile in acqua. La solubilità, invece, è il numero di grammi di una sostanza che devono essere sciolti per ottenere una soluzione satura utilizzando 100 grammi di solvente, in determinate condizioni di pressione e temperatura. La velocità di dissoluzione di una sostanza dipende non solo dal tipo di solvente, ma anche da:

1. temperatura , poiché maggiore è la temperatura, maggiore è l’energia delle particelle, che a sua volta le fa scontrare sempre più frequentemente;
2. miscelazione meccanica , che facilita la miscelazione delle particelle;
3. finezza del soluto , perché maggiore è la finezza, più facile è per le particelle di solvente penetrare nel soluto.

La familiarità con i concetti di solubilità o di livello di saturazione delle soluzioni permette di risolvere semplici calcoli che facilitano il lavoro quotidiano di ogni chimico. La solubilità di molte sostanze può essere letta dalle curve di solubilità trovate nei libri, che mostrano la dipendenza dalla temperatura del numero di grammi di una sostanza.

Esempi di compiti chimici in cui deve essere utilizzato il concetto di solubilità

Compito 1.

La solubilità della sostanza X in acqua a una data temperatura è 45 g. Calcolare quanti grammi di solvente sono contenuti in 600 g di soluzione satura. Sappiamo che la solubilità è di 45 g, il che significa che 45 g di una sostanza si sciolgono in 100 g di acqua, ottenendo una soluzione satura. La massa della soluzione è la massa della sostanza e la massa del solvente presente, quindi: _soluzione = 45 g + 100 g = 145 g Sapendo questo possiamo stabilire il rapporto: 145 g soluzione – 100 g acqua 600 g soluzione – mg di acqua

Compito 2.

Calcola quanti grammi di cloruro di ammonio devono essere sciolti in aggiunta in 100 g di acqua se riscaldi la soluzione da 50 ^o C a 80 ^o C in modo che la soluzione rimanga ancora satura. Dalla curva di solubilità in acqua del cloruro di ammonio si può leggere quanto segue:

1. La solubilità a 50 ^° C è di circa 48 g.
2. La solubilità a 80 ^° C è di circa 64 g.

Poiché il concetto di solubilità si riferisce alla quantità di sostanza disciolta in 100 g di acqua, è facile calcolare che è necessaria un’ulteriore dissoluzione per mantenere una soluzione satura: 64 g – 48 g = 16 g NH ₄ Cl

Compito 3.

Quale soluzione si formerà se si prepara a 60 ^° C una soluzione composta da 100 g di acqua e 50 g di cloruro di ammonio? Utilizzando la curva di solubilità sappiamo che a 60 ^° C la solubilità del cloruro di ammonio è: R = 55 g. Ciò significa che aggiungendo 50 g di cloruro di ammonio a 100 g di acqua a questa temperatura, altri 5 g potrebbero dissolversi. La soluzione così preparata è quindi insatura.