- La tensione di vapore è la pressione esercitata dal vapore in equilibrio con il liquido. Essa, aumenta all'aumentare della temperatura in quanto aumenta l'energia cinetica delle molecole e quindi il numero di molecole che riesce a passare in fase vapore. Se, invece, consideriamo una soluzione, la tensione di vapore della soluzione è minore di quella del liquido puro. Questo è dovuto all'interazione tra molecole di soluto e molecole di solvente? Se così fosse, allora, la tensione di vapore di una soluzione ideale non dovrebbe essere uguale a quella del liquido puro (visto che in una soluzione ideale particelle di solvente e soluto non interagiscono tra loro)?
- In riferimento alla legge di Raoult, quando si parla di soluzione, si tratta di una soluzione di liquido in un altro liquido, di solido in liquido, ecc., oppure di una qualsiasi soluzione?
- Se si considera una soluzione liquido in un liquido, la legge di Raoult vale solo se i liquidi sono miscibili?
- Nel testo c'è scritto che posso scrivere la legge di Raoult come p = pa + pb (essendo pa e pb le pressioni parziali dei due componenti) solo quando il soluto ha una volatilità trascurabile. Ma allora, se il soluto ha volatilità trascurabile non vale la legge di Dalton delle pressioni parziali?
- Nel testo, per dimostrare il fatto che la soluzione ha tensione di vapore minore rispetto al liquido puro, vi è un esempio: si considerano due recipienti, uno contenente liquido puro e l'altro una soluzione che usa tale liquido come solvente. Il tutto è messo sotto una campana di vetro ad una certa temperatura. Dopo un certo tempo, il livello di liquido nel recipiente contenente la soluzione aumenta, mentre nell'altro diminuisce a causa del trasferimento di particelle passate allo stato vapore, dal recipiente con il liquido al recipiente con la soluzione. Perché le particelle che evaporano dal liquido passano nell'altro recipiente e non ritornano nel recipiente da cui provengono?
Spero mi possa aiutare...grazie mille in anticipo.
Ecco le risposte:
La legge di Raoult dice che, ad una data temperatura, la tensione di vapore p di una soluzione ideale di più componenti, A, B, C,…., è data dalla relazione:
p = p°A χA + p°B χB + p°C χC + …
dove p°A, p°B, p°C sono le tensioni di vapore dei componenti puri e χA, χB, χC sono le corrispondenti frazioni molari. In altre parole, la tensione di vapore di una soluzione, a temperatura costante, è data dalla somma delle tensioni di vapore che ciascuno dei componenti ha allo stato puro, moltiplicato per la frazione molare con cui il componente compare nella soluzione stessa. Dal punto di vista microscopico, le molecole di ciascuno dei componenti sono distribuite in modo uniforme in tutta la massa della soluzione, e quindi anche sulla sua superficie dove avviene il processo di evaporazione. Ciascuna delle specie chimiche presenti in soluzione contribuirà pertanto alla formazione di un vapore, e il suo contributo sarà proporzionale alla frazione di molecole che occupano la superficie della soluzione ed alla sua maggiore o minore volatilità. In moltissime soluzioni i soluti sono solidi che presentano tensioni di vapore molto basse che possono pertanto essere trascurate. Nel caso più semplice di un unico soluto solido non volatile la legge di Raoult diventa:p = p°solvente χsolvente + p°soluto χsoluto
Se si trascura la tensione di vapore del soluto e si pone p°soluto = 0, tale relazione si semplifica in:p = p°solvente χsolvente
Essa rende conto del fatto che le molecole di soluto (che non evaporano) presenti sulla superficie della soluzione, diminuiscono la superficie utile per l'evaporazione del solvente e finiscono quindi per far diminuire la tensione di vapore del solvente stesso. Fatta chiarezza sulla legge di Raoult, tieni ora presente quanto segue.
- Affinché si formi una soluzione è necessario che si instaurino interazioni tra le molecole di soluto e quelle di solvente; in una soluzione ideale di due componenti A e B, pertanto, non c’è assenza di interazioni tra le molecole, bensì le interazioni molecola A ↔ molecola A, molecola B ↔ molecola B e molecola A ↔ molecola B hanno tutte la stessa forza.
- La legge di Raoult vale per soluzioni liquide, cioè liquido-liquido e solido-liquido, quando si comportano come soluzioni ideali. La maggior parte delle soluzioni liquide reali non segue la legge di Raoult, e presenta deviazioni negative o positive dal comportamento ideale.
- Nel caso di liquidi immiscibili non si può parlare di soluzione; una soluzione, infatti, è un sistema omogeneo, mentre due liquidi immiscibili formano un sistema eterogeneo.
- La legge di Raoult valida per soluzioni con soluti poco volatili è generalmente scritta come p = p°solvente χsolvente. Controlla il testo….
- Le molecole di solvente allo stato gassoso si muovono in tutte le direzioni in modo casuale; alcune urtano le pareti della campana di vetro, altre colpiscono la superficie dei due liquidi e qualcuna di queste rientra nel liquido. Il numero di molecole che, a una certa temperatura, rientra nel liquido dipende dall’estensione della superficie del liquido e dal numero di molecole che la colpiscono. Poiché la tensione di vapore del solvente puro è più grande della tensione di vapore della soluzione, il numero di molecole di solvente che abbandona il liquido puro è più grande del numero di molecole di solvente che abbandona la soluzione. A parità di superficie esposta, però, il numero di molecole che rientra nel liquido è uguale nei due casi; nel recipiente contenente la soluzione, pertanto, è più grande il numero di molecole che rientra nel liquido rispetto al numero di molecole che lo abbandona. La conseguenza è che, con l’andar del tempo, aumenta il volume di soluzione e diminuisce quello del solvente puro.