Le basi della chimica generale, organica e biologica

Le basi della chimica generale, organica e biologica

9.1 Soluzioni

Obiettivo di apprendimento

  1. Capire cosa causa la formazione di soluzioni.

Una soluzione è un altro nome per una miscela omogenea. Il capitolo 1 ” Chimica, materia e misurazione” definisce una miscela come un materiale composto da due o più sostanze. In una soluzione, la combinazione è così intima che le diverse sostanze non possono essere differenziate a vista, nemmeno con un microscopio., Confrontare, ad esempio, una miscela di sale e pepe e un’altra miscela composta da sale e acqua. Nella prima miscela, possiamo facilmente vedere singoli grani di sale e le macchie di pepe. Una miscela di sale e pepe non è una soluzione. Tuttavia, nella seconda miscela, non importa quanto attentamente guardiamo, non possiamo vedere due sostanze diverse. Il sale disciolto in acqua è una soluzione.

Il componente principale di una soluzione, chiamato solvente, è tipicamente la stessa fase della soluzione stessa. Ogni componente minore di una soluzione (e potrebbe essercene più di una) è chiamato soluto., Nella maggior parte delle soluzioni che descriveremo in questo libro di testo, non ci sarà alcuna ambiguità sul fatto che un componente sia il solvente o il soluto.) Ad esempio, in una soluzione di sale in acqua, il soluto è sale e il solvente è acqua.

Le soluzioni vengono in tutte le fasi e il solvente e il soluto non devono essere nella stessa fase per formare una soluzione (come sale e acqua). Ad esempio, l’aria è una soluzione gassosa di circa l ‘ 80% di azoto e circa il 20% di ossigeno, con alcuni altri gas presenti in quantità molto minori., Una lega è una soluzione solida costituita da un metallo (come il ferro) con altri metalli o non metalli disciolti in esso. L’acciaio, una lega di ferro e carbonio e piccole quantità di altri metalli, è un esempio di una soluzione solida. La tabella 9.1 “Tipi di soluzioni” elenca alcuni tipi comuni di soluzioni, con esempi di ciascuno.

Tabella 9.,8″>

gas gas air liquid gas carbonated beverages liquid liquid ethanol (C2H5OH) in H2O (alcoholic beverages) liquid solid saltwater solid gas H2 gas absorbed by Pd metal solid liquid Hg(ℓ) in dental fillings solid solid steel alloys

What causes a solution to form?, La risposta semplice è che il solvente e il soluto devono avere interazioni intermolecolari simili. Quando questo è il caso, le singole particelle di solvente e soluto possono facilmente mescolare così intimamente che ogni particella di soluto è circondata da particelle di soluto, formando una soluzione. Tuttavia, se due sostanze hanno interazioni intermolecolari molto diverse, sono necessarie grandi quantità di energia per forzare le loro singole particelle a mescolarsi intimamente, quindi non si forma una soluzione.

Questo processo porta ad una semplice regola empirica: like dissolve like., I solventi che sono molto polari dissolveranno i soluti che sono molto polari o persino ionici. I solventi che sono non polari dissolveranno i soluti non polari. Quindi l’acqua, essendo polare, è un buon solvente per composti ionici e soluti polari come l’etanolo (C2H5OH). Tuttavia, l’acqua non scioglie i soluti non polari, come molti oli e grassi (Figura 9.1 “Solubilità”).

Usiamo la parola solubile per descrivere un soluto che si dissolve in un particolare solvente e la parola insolubile per un soluto che non si dissolve in un solvente., Quindi, diciamo che il cloruro di sodio è solubile in acqua ma insolubile in esano (C6H14). Se il soluto e il solvente sono entrambi liquidi e solubili in qualsiasi proporzione, usiamo la parola miscibile e la parola immiscibile se non lo sono.

Esempio 1

L’acqua è considerata un solvente polare. Quali sostanze dovrebbero dissolversi in acqua?

  1. metanolo (CH3OH)
  2. solfato di sodio (Na2SO4)
  3. ottano (C8H18)

Soluzione

Poiché l’acqua è polare, le sostanze polari o ioniche si dissolvono in essa.,

  1. A causa del gruppo OH nel metanolo, ci aspettiamo che le sue molecole siano polari. Quindi, ci aspettiamo che sia solubile in acqua. Poiché sia l’acqua che il metanolo sono liquidi, la parola miscibile può essere utilizzata al posto del solubile.
  2. Il solfato di sodio è un composto ionico, quindi ci aspettiamo che sia solubile in acqua.
  3. Come altri idrocarburi, l’ottano non è polare, quindi ci aspettiamo che non sia solubile in acqua.,

Skill-Building

  1. l’acqua (H2O)

  2. solfato di sodio (Na2SO4)

  3. numero di ottano (C8H18)

Concetto Esercizi di ripasso

  1. che Cosa causa una soluzione a forma?

  2. In che modo la frase like dissolve like si riferisce alle soluzioni?

Risposte

  1. Le soluzioni si formano perché un soluto e un solvente hanno interazioni intermolecolari simili.,

  2. Significa che le sostanze con interazioni intermolecolari simili si dissolveranno l’una nell’altra.

Key Takeaway

  • Le soluzioni si formano perché un soluto e un solvente sperimentano interazioni intermolecolari simili.

Esercizi

  1. Definisci soluzione.

  2. Fornire diversi esempi di soluzioni.

  3. Qual è la differenza tra un solvente e un soluto?,

  4. Una soluzione può contenere più di un soluto? Puoi fare un esempio?

  5. Una soluzione deve essere un liquido? Fornisci diversi esempi per supportare la tua risposta.

  6. Fornire almeno due esempi di soluzioni trovate nel corpo umano.

  7. Quali sostanze saranno probabilmente solubili in acqua, un solvente molto polare?,

    1. nitrato di sodio (NaNO3)
    2. esano (C6H14)
    3. alcool isopropilico
    4. benzene (C6H6)
  8. Quali sostanze saranno probabilmente solubili in toluene (C6H5CH3), un solvente non polare?

    1. nitrato di sodio (NaNO3)
    2. esano (C6H14)
    3. alcool isopropilico
    4. benzene (C6H6)
  9. La solubilità degli alcoli in acqua varia con la lunghezza della catena di carbonio. Ad esempio, l’etanolo (CH3CH2OH) è solubile in acqua in qualsiasi rapporto, mentre solo 0.,0008 mL di eptanolo (CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH) si dissolvono in 100 mL di acqua. Proporre una spiegazione per questo comportamento.

  10. Il dimetilsolfossido è un liquido polare. Sulla base delle informazioni nell’esercizio 9, quale pensi che sarà più solubile in esso-etanolo o eptanolo?

Risposte

1. una miscela omogenea

3. Un solvente è il componente di maggioranza di una soluzione; un soluto è il componente di minoranza di una soluzione.

5., Una soluzione non deve essere liquida; l’aria è una soluzione gassosa, mentre alcune leghe sono soluzioni solide (le risposte variano).

7. a. probabilmente solubile

b. probabilmente non solubile

c. probabilmente solubile

d. probabilmente non solubile

9. Le piccole molecole di alcol hanno forti interazioni intermolecolari polari, quindi si dissolvono in acqua. Nelle grandi molecole di alcol, l’estremità non polare travolge l’estremità polare, quindi non si dissolvono molto bene in acqua.

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