Quali sono le soluzioni empiriche?

un soluzione empirica è quella soluzione che non ha una certa concentrazione, essendo diversa dalle soluzioni valutate, a cui si conosce l'esatta concentrazione in termini di molarità, normalità, molalità, osmolarità e concentrazioni percentuali.

Una soluzione, in chimica, è una miscela omogenea di due o più sostanze in quantità relativa che può essere variata continuamente fino al cosiddetto limite di solubilità.

Il termine soluzione viene comunemente applicato allo stato liquido della materia, ma sono possibili soluzioni di gas e solidi.

L'aria, ad esempio, è una soluzione costituita principalmente da ossigeno e azoto con tracce di diversi altri gas e l'ottone è una soluzione composta da rame e zinco (Encyclopædia Britannica, 2016).

I processi vitali dipendono in gran parte dalle soluzioni. L'ossigeno nei polmoni, che entra in soluzione nel plasma sanguigno, si lega chimicamente all'emoglobina nei globuli rossi e viene rilasciato nei tessuti corporei.

I prodotti della digestione vengono anche trasportati in soluzione a diverse parti del corpo. La capacità dei liquidi di dissolvere altri liquidi o solidi ha molte applicazioni pratiche.

I chimici traggono vantaggio dalle differenze di solubilità per separare e purificare i materiali ed effettuare analisi chimiche. La maggior parte delle reazioni chimiche si verificano in soluzione e sono influenzate dalle solubilità dei reagenti.

I materiali per le apparecchiature di produzione di prodotti chimici sono selezionati per resistere all'azione di dissolvimento dei loro contenuti.

Concetti per comprendere soluzioni empiriche

Le soluzioni sono miscele omogenee, il che implica che esiste solo una fase. Le particelle nelle soluzioni non possono essere viste ad occhio nudo, sebbene ci siano casi come il latte, dove si sviluppa una fase e le particelle non possono essere osservate. Tuttavia, il latte non è una soluzione ma una miscela colloidale (Soluzione, 2016).

Il liquido in una soluzione viene solitamente chiamato solvente o solvente e la sostanza aggiunta viene chiamata soluto.

Se entrambi i componenti sono liquidi, la distinzione perde importanza. Quello che è presente nella concentrazione più bassa è probabilmente chiamato soluto.

Una soluzione non disperde un raggio di luce, ma ha la capacità di assorbire determinate lunghezze d'onda a seconda della natura del soluto.

I componenti di una soluzione non possono essere separati da processi meccanici. Devono essere separati da processi chimici, facendo evaporare il solvente o cromatografia (Anne Marie Helmenstine, 2017).

Tipi di soluzioni empiriche

Le soluzioni empiriche sono classificate in base alla maggiore o minore quantità di soluto presente, ma senza la necessità di esprimere la quantità esatta. In quel termine ci sono soluzioni diluite o insature e soluzioni concentrate.

Le soluzioni insature sono quelle in cui il soluto è in quantità inferiore al solvente. Una singola fase viene osservata e quando più soluto viene aggiunto, si dissolve.

Con l'aggiunta di più soluti, la soluzione diventa più concentrata. Questo può essere conosciuto empiricamente osservando il cambiamento nell'intensità del colore nella soluzione o testandolo (Márquez).

Quando il soluto non può più dissolversi, si dice che il punto di saturazione è stato raggiunto, quindi hai una soluzione satura. In questo caso si osservano due fasi poiché il solvente non è più in grado di sciogliere più soluto.

La solubilità dipende da molti fattori (pressione, temperatura, composizione, ecc.). Se uno di questi fattori viene alterato, la solubilità può essere aumentata.

Ad esempio, aumentando la temperatura, è possibile sciogliere più soluto in soluzione in modo che sia in presenza di una soluzione sovrasatura.

Quando si restituisce la soluzione a temperatura ambiente, il soluto in eccesso non precipiterà a meno che un seme non venga "seminato": una piccola particella che promuove la ricristallizzazione.

Questo è spesso fatto raschiando le pareti del becher e questa tecnica è comune per la purificazione solida (Saturated Solutions and Solubility, 2017).

Il processo della soluzione

Affinché un soluto si dissolva in un solvente, le forze attrattive tra il soluto e le particelle di solvente devono essere sufficientemente grandi da superare le forze attrattive all'interno del solvente puro e del puro soluto.

Il soluto e le molecole di solvente in una soluzione si espandono rispetto alla loro posizione all'interno delle sostanze pure.

Il processo di espansione, sia per il soluto che per il solvente, comporta un cambiamento nell'energia del sistema, essendo questo processo esotermico o endotermico.

Dopo la dissoluzione, si dice che il soluto è completamente solvatato (solitamente mediante dipolo-dipolo o forze di ione dipolo) e quando il solvente è acqua, si dice che il soluto sia idratato.

La separazione delle particelle di soluto prima della dissoluzione è un processo endotermico sia per il solvente che per il soluto (fasi 1 e 2), ma quando il soluto e il solvente si combinano tra loro, si tratta di un processo esotermico (passaggio 3).

Se l'energia rilasciata nello stadio 3 è maggiore dell'energia assorbita negli stadi 1 e 2, la soluzione è formata ed è stabile.

Il termine solubilità si riferisce alla quantità massima di materiale che si dissolverà in una data quantità di solvente ad una data temperatura per produrre una soluzione stabile (Soluzioni, S.F.).

Proprietà delle soluzioni

I liquidi puri hanno un insieme di caratteristiche fisiche caratteristiche (punto di fusione, pressione del vapore a una certa temperatura, ecc.).

Le soluzioni in un solvente presentano queste stesse proprietà, ma i valori differiscono da quelli del solvente puro a causa della presenza del soluto.

Inoltre, il cambiamento osservato in queste proprietà quando si passa dal solvente puro a una soluzione dipende solo dal numero di molecole di soluto.

Queste proprietà sono chiamate proprietà colligative. Le proprietà di un solvente che mostrano un cambiamento prevedibile con l'aggiunta di un soluto sono il punto di fusione, il punto di ebollizione, la tensione di vapore e la pressione osmotica (Lagowski, S.F.).

Esempi di soluzioni empiriche

Quando lo zucchero viene aggiunto al caffè, c'è un esempio di soluzione empirica. Certamente si può aggiungere un numero quantitativo di cucchiai per determinare la concentrazione, ma questo manca di valore analitico poiché la concentrazione non è esatta.

Termini come "un cucchiaio" o "un pizzico" sono termini empirici poiché non esprimono la concentrazione in base alla massa esatta o al numero di moli o equivalenti chimici in soluzione (Soluzioni, S.F.).

riferimenti

1. Anne Marie Helmenstine, P. (2017, 11 febbraio). Definizione della soluzione. Estratto da thoughtco.com.
2. Encyclopædia Britannica. (2016, 14 settembre). Soluzione. Recupero da britannica.com.
3. Lagowski, J. J. (S.F.). Chimica della soluzione. Estratto da chemistryexplained.com.
4. Márquez, E. J. (n.d.). Chimica, volume 2. Apprendimento CENGAGE.
5. Soluzioni sature e solubilità. (2017, 26 febbraio). Estratto da chem.libretexts.org.
6. Soluzione. (22 gennaio 2016). Estratto da chem.libretexts.org.
7. Soluzioni. (S.F.). Estratto da sparknotes.com.
8. Soluzioni. (S.F.). Estratto da chemistry.bd.psu.edu.