9.1: Miscele e soluzioni

Una soluzione è un altro nome per una miscela omogenea. Una miscela come 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\ (\PageIndex{1}\) elenca alcuni tipi comuni di soluzioni, con esempi di ciascuna.

Che cosa causa la formazione di una soluzione? 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. Quindi due alcani come n-eptano, C7H16, e n-esano, C6H14, sono completamente miscibili in tutte le proporzioni. Le molecole C7H16 e C6H14 sono così simili (richiamo Sezione 4.6) che ci sono solo differenze trascurabili nelle forze intermolecolari.

Per un motivo simile, il metanolo, CH3OH, è completamente miscibile con acqua. In questo caso entrambe le molecole sono polari e possono formare legami idrogeno tra di loro, e quindi ci sono forti attrazioni intermolecolari all’interno di ogni liquido. Tuttavia, i dipoli CH3OH possono allinearsi con i dipoli H2O e le molecole CH3OH possono legare l’idrogeno alle molecole H2O, e quindi le attrazioni tra le molecole a differenza della soluzione sono simili a quelle tra le molecole simili in ogni liquido puro.

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 \ (\PageIndex{1}\)).

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.

Esercizio \ (\PageIndex{2}\)

I2 sarebbe più solubile in CCl4 o H2O?

Risposta

I2 è non polare. Dei due solventi, CCl4 è non polare e H2O è polare, quindi I2 dovrebbe essere più solubile in CCl4.