Miscugli eterogenei ed omogenei, dissoluzione, soluzioni, concentrazione delle soluzioni, metodi di separazione. Per il primo biennio delle scuole superiori

1. 1Prof. Vittoria Patti
MOLECOLE – 1
i miscugli

2. Gli stati di
aggregazione
della materia
2

4. STATO SOLIDO
molecole ravvicinate,
struttura ordinata,
volume proprio,
forma propria

6. STATO LIQUIDO
molecole ravvicinate,
struttura disordinata,
volume proprio,
NO forma propria

8. STATO GASSOSO
molecole molto lontane,
struttura disordinata,
NO volume proprio,
NO forma propria

9. Passaggi di stato

10. liquido
solido
aeriforme
ebollizione
condensazione

11. 11
Sistema e ambiente
Con il termine sistema si indica la porzione
dell'universo che è oggetto del nostro studio.
Tutto il resto, cioè quel che circonda il sistema
e che può avere effetti sul sistema,
viene indicato con il termine ambiente,
ed è considerato solo per i suoi effetti sul
sistema.

12. 12
Sistemi aperti, chiusi e isolati
un sistema aperto può avere con l’ambiente
scambi sia di materia che di energia
un sistema chiuso può avere con l’ambiente
scambi di energia, ma non di materia
un sistema isolato non ha scambi
né di materia né di energia con l’ambiente

13. materia
miscugli sostanze pure
composti elementi
13

14. materia
miscugli sostanze pure
composti elementi
14

15. 15

16. 16
miscugli
miscugli
omogenei
hanno proprietà UGUALI in
ogni punto
miscugli
eterogenei
NON hanno proprietà uguali in
ogni punto

17. 17
miscugli
miscugli
omogenei
i componenti sono mescolati al punto
da non essere più distinguibili né ad
occhio nudo né al microscopio
miscugli
eterogenei
i componenti mantengono ciascuno
le proprie caratteristiche e quindi
sono distinguibili ad occhio nudo o al
microscopio

18. 18
miscugli
miscugli
omogenei
i componenti NON SEMPRE
possono essere mescolati in
qualsiasi proporzione
miscugli
eterogenei
i componenti possono essere
mescolati in qualsiasi
proporzione

19. 19
miscugli
miscugli
omogenei
hanno proprietà UGUALI in
ogni punto
i componenti sono mescolati al punto
da non essere più distinguibili né ad
occhio nudo né al microscopio
i componenti NON SEMPRE
possono essere mescolati in
qualsiasi proporzione
miscugli
eterogenei
NON hanno proprietà uguali in
ogni punto
i componenti mantengono ciascuno
le proprie caratteristiche e quindi
sono distinguibili ad occhio nudo o al
microscopio
i componenti possono essere
mescolati in qualsiasi
proporzione

20. Miscugli eterogenei
un miscuglio eterogeneo
(= non omogeneo o disomogeneo) presenta
caratteristiche diverse in punti diversi.
20

21. In un miscuglio eterogeneo ogni componente
mantiene le proprie caratteristiche,
e quindi è individuabile ad occhio nudo
o con un microscopio. 21
Miscugli eterogenei

22. In un miscuglio eterogeneo
i componenti possono essere miscelati
in qualsiasi proporzione.
22
Miscugli eterogenei

23. Praticamente
tutti gli alimenti
sono miscugli.
23

24. 24
Nelle sospensioni
particelle solide
molto piccole
sono disperse
in un liquido,
formando così un
miscuglio eterogeneo.
Le sospensioni

25. 25
Sono sospensioni i succhi di frutta …
Le sospensioni

26. 26
… ed anche il sangue.
Le sospensioni

27. 27
Nelle emulsioni, piccolissime gocce di un
liquido sono disperse in un altro liquido
in cui non possono dissolversi.
Spesso si tratta di una sostanza oleosa in acqua:
due esempi sono la maionese…
Le emulsioni

28. 28
… e il latte.
Le emulsioni

29. 29
latte osservato al
microscopio: le piccole sfere
sono gocce di grassi sospese
nel siero acquoso
Le emulsioni

30. 30
Negli aerosol
particelle solide o liquide molto piccole
sono disperse in un gas,
formando così un miscuglio eterogeneo.
Nuvole e nebbia sono esempi di aerosol,
dove le particelle disperse
sono piccole gocce d’acqua…
Gli aerosol

31. 31
Negli aerosol
particelle solide o liquide molto piccole
sono disperse in un gas,
formando così un miscuglio eterogeneo.
Nuvole e nebbia sono esempi di aerosol,
dove le particelle disperse
sono piccole gocce d’acqua…
Gli aerosol

32. 32
… mentre nel fumo
le particelle sospese nel gas
sono prevalentemente solide.
Gli aerosol

33. 33
Le schiume sono miscugli eterogenei di
materia gassosa
inclusa in un liquido o un solido.
Le schiume

34. 34
Esempi di schiume sono la panna montata,
il pane... e il polistirolo espanso.
Le schiume

35. Un miscuglio
omogeneo ha
le stesse
caratteristiche
in tutte le sue parti. 35
Miscugli omogenei

36. In un miscuglio
omogeneo i
componenti sono
miscelati così
uniformemente che
non sono più
distinguibili né a
occhio nudo né al
microscopio. 36
Miscugli omogenei

37. Non sempre è
possibile miscelare i
componenti di un
miscuglio omogeneo
in qualsiasi
proporzione...
37
Miscugli omogenei

38. …ad esempio,
se voglio sciogliere
dello zucchero
in una certa quantità
di acqua,
non potrò aggiungere
zucchero a volontà,
perché ad un certo punto
non sarà più possibile
dissolverlo.
38

39. un miscuglio
omogeneo è
generalmente
definibile come una
soluzione,
in cui si può
distinguere un
solvente
e uno o più soluti. 39
Le soluzioni

40. Il solvente
è la sostanza
presente in
maggiore
quantità;
può essere solido,
liquido o gassoso.
40
Le soluzioni
solvente:
acqua

41. Il soluto è la
sostanza presente in
minore quantità,
dispersa
uniformemente
(= dissolta, sciolta)
nel solvente;
anche il soluto
può essere solido,
liquido o gassoso. 41
Le soluzioni
soluto:
zucchero

42. In una soluzione
c’è un solo
solvente,
ma possono
essere presenti
anche molti
soluti.
42
soluto:
zucchero
soluzione:
acqua e zucchero
solvente:
acqua
Le soluzioni

43. L’aria che respiriamo
è una soluzione
in cui sia il solvente
(il componente più
abbondante: azoto)
sia i soluti (ossigeno,
vapore acqueo, ecc.) sono
allo stato gassoso.
43
Le soluzioni: non solo liquide!

44. 44
solvente soluto soluzione
gas (es.azoto) gas (es. ossigeno) gas (es. aria)
liquido (es. acqua)
liquido (es. alcool
puro)
liquido (es.alcool
diluito)
liquido (es. acqua) gas (es. ossigeno) liquido
liquido (es. acqua) solido (es. zucchero) liquido
Le soluzioni: non solo liquide!

45. Una lega è
un miscuglio
omogeneo
formato
da 2 o più
componenti
di cui almeno
uno, il più
abbondante,
è un metallo.
Le leghe

46. Le leghe sono di solito più dure e resistenti
dei metalli puri.
Le leghe

47. Le leghe sono solitamente solide:
fanno eccezione gli amalgami,
cioè leghe contenenti mercurio,
che possono essere liquide.
Le leghe

48. L’acciaio è un miscuglio
di ferro (≥ 98%) e carbonio (≤ 2%).
Le leghe

49. Il bronzo è un miscuglio omogeneo
di rame e stagno, in percentuali variabili.
Le leghe

50. L’oro comunemente usato in gioielleria
è in realtà una lega di oro puro (75%),
argento (da 7 a 12%) e rame (13-18%).
50
Le leghe

51. Il duralluminio, usato per costruire gli aerei,
è fatto di alluminio (≈96%) e rame (≈4%)
Le leghe

52. L’ottone
è un miscuglio
di rame (70%)
e zinco (30%).
Le leghe

53. … mentre la parte grigia
è fatta di cupronichel,
una lega i cui componenti
sono 75% rame e 25% nichel.
Nelle monete da 1 e 2
euro, la parte gialla è
costituita di una lega di
75% rame, 20% zinco e
5% nichel…

54. Le monete di 10, 20 e 50 centesimi di euro
sono fatte di una lega chiamata “oro nordico”,
i cui componenti sono
89% rame, 5% alluminio, 5% zinco e 1% stagno.

55. Le monete da 1, 2 e 5 centesimi di euro
sono dischi di acciaio
ricoperti da una lega a base di rame.

56. 56
La dissoluzione:come avviene
Nel processo di dissoluzione,
le particelle di soluto
si distaccano dal corpo a cui appartenevano
e si disperdono in modo progressivamente
uniforme fra le particelle di solvente.

57. 57
La dissoluzione: come avviene
Una volta dissolte, le particelle di soluto
non sono più definibili come allo stato
liquido, solido o gassoso:
si dice semplicemente che sono
in soluzione (di solito acquosa).

58. 58
La dissoluzione: come avviene

59. 59
Dissoluzione e temperatura
Il processo di dissoluzione comporta dei
cambiamenti di temperatura,
a volte impercettibili, altre volte molto
marcati.

60. 60
Dissoluzione e temperatura
Se durante il processo
la temperatura
del sistema aumenta,
la dissoluzione è
esotermica
(= che libera energia
termica).

61. 61
Dissoluzione e temperatura
Se durante il processo
la temperatura
del sistema diminuisce,
la dissoluzione è
endotermica
(= che assorbe energia termica).

62. 62
Dissoluzione e temperatura
I comuni prodotti di “ghiaccio” istantaneo
o “scaldini” tascabili si basano rispettivamente su
processi di dissoluzione endotermica o
esotermica.

63. 63
Dissoluzione e massa
Com’è intuitivo, la
massa di una soluzione
è la somma delle
masse dei suoi
componenti
(solvente e soluti)...
80 g
water
100 g
solution

64. 64
Dissoluzione e volume
… ma questo NON vale
per il volume:
il volume totale della
soluzione può essere
diverso dalla somma
dei suoi componenti.

65. 65
Soluzioni sature
Quando si raggiunge la massima quantità di
soluto che può dissolversi in una data quantità di
solvente, ulteriori aggiunte di quel soluto non si
dissolveranno: quando ciò si verifica, si ha una
soluzione satura.
In altre parole: una soluzione è satura quando il
soluto ha raggiunto la massima concentrazione
possibile ad una data temperatura.

66. 66
Solubilità
La quantità massima di un dato soluto che può
dissolversi in un volume dato di solvente è la sua
solubilità.
Di solito, la solubilità di una sostanza solida in
acqua si esprime in g/L a temperatura ambiente
(25°C).
Ad esempio, a T ambiente, la solubilità del sale da
cucina in acqua è di circa 350g/L, mentre quella dello
zucchero da tavola (saccarosio) è di più di 2000g/L!

67. 67
Solubilità
La solubilità dei solidi in acqua solitamente
aumenta con la temperatura, mentre per i gas
avviene il contrario.
Infatti i mari caldi sono più poveri di ossigeno (e quindi meno
pescosi), perché la maggiore temperatura dell’acqua
permette di trattenere meno ossigeno disciolto.

68. La concentrazione di una soluzione è una
grandezza che esprime
il rapporto fra soluto e solvente,
e più precisamente,
la quantità di soluto
(espressa in peso o in volume)
in rapporto alla quantità complessiva
della soluzione. 68
La concentrazione

69. Una soluzione più concentrata
contiene più soluto di una soluzione diluita
(a parità di volume di soluzione).
69
La concentrazione

70. Le percentuali
(volume/volume,
peso/ volume, peso/peso)
sono un modo molto usato
per esprimere la
concentrazione.
Esempi:
▪ sulle etichette degli
alimenti e delle bevande,
▪ nella composizione di
medicinali, detergenti e
cosmetici, ecc. 70
% %
La concentrazione

71. La concentrazione percentuale in peso (% p/p)
indica i grammi di un soluto disciolti in 100
grammi di soluzione. Si calcola con la formula:
% p/p = g soluto . 100
g soluzione
71
La concentrazione

72. La concentrazione percentuale in volume (% v/v)
indica i milliLitri di un soluto disciolti in 100 mL
di soluzione. Si calcola con la formula:
% v/v = mL soluto . 100
mL soluzione
E’ molto usata per i soluti liquidi, es. per la
percentuale di alcool nelle bevande alcoliche.
72
La concentrazione

73. 73
Per esempio, questo vino è di
13% vol: vuol dire che su 100
mL di vino, 13 mL sono di
alcool puro (= il 13%).
I “gradi” delle
bevande alcoliche
sono in realtà
concentrazioni, e
più precisamente,
percentuali che
esprimono il
volume di alcool
rispetto a quello
dell’intera bevanda.

74. La concentrazione percentuale peso/volume
(% p/v) indica i grammi di un soluto disciolti in
100 mL di soluzione. Si calcola con la formula:
% p/v = g soluto . 100
mL soluzione
74
La concentrazione

75. I vari componenti di un miscuglio
possono essere separati usando
semplici metodi fisici:
cromatografia, filtrazione, distillazione,
evaporazione, centrifugazione, decantazione, ecc.
75
Metodi di separazione

76. Setacciatura: il più
elementare metodo di
separazione, utile per
separare miscugli
eterogenei di sostanze
solide in granuli di
dimensioni diverse.
Impianti industriali ed
agricoli includono
talvolta processi di
setacciatura.
76
Metodi di separazione

77. Filtrazione: miscugli
eterogenei solido-liquido o
solido-gas attraversano un filtro
che trattiene il materiale solido,
lasciando passare il fluido.
77
Metodi di separazione

78. Estrazione (mediante un solvente): utilizzabile
per miscugli omogenei o eterogenei, quando si vuole
isolare uno dei suoi componenti.
Al miscuglio si aggiunge un solvente liquido specifico, che
scioglie solo il componente che si vuole estrarre dal
miscuglio, separandolo così da tutto il resto.
In seguito, lo si recupera separandolo dal solvente di
estrazione mediante altre tecniche.
78
Metodi di separazione

79. Decantazione: utilizzato in miscugli eterogenei solido-
liquido o liquido-liquido: il sistema viene lasciato a riposo
finché le parti (solide o liquide) a maggiore peso specifico
vanno in fondo, mentre la parte più leggera rimane nello
strato superiore, e può essere raccolta travasandola.
79
Metodi di separazione

80. I processi di depurazione
delle acque prevedono
una fase di decantazione.
80
Metodi di separazione

81. Centrifugazione: separa i componenti di miscugli
eterogenei solido-liquido e liquido-liquido, sfruttando
il loro diverso peso specifico.
81
Metodi di separazione

82. In sostanza si tratta di un processo analogo alla
decantazione, reso però molto più veloce dall’uso di una
centrifuga, cioè un recipiente che ruota ad alta velocità.
82
Metodi di separazione

83. La separazione…
• della panna dal latte,
• dell’olio extravergine dal liquido ottenuto dalla
spremitura delle olive,
• dei componenti corpuscolati del sangue (globuli
rossi, globuli bianchi, piastrine),
… sono alcuni esempi di uso del metodo di
centrifugazione.
83
Metodi di separazione

84. 84
Un impianto di centrifugazione
per la produzione di olio extravergine di oliva

85. Cromatografia: permette di separare
i componenti di un miscuglio in base al fatto che
si spostano con velocità diverse
su un supporto (fase fissa),
trascinati da un solvente (eluente = fase mobile).
85
Metodi di separazione

86. 86
Metodi di separazione
a sinistra: cromatografia su carta o su strato sottile
a destra: cromatografia su colonna

87. 87
cromatografie su carta ↑
o su strato sottile (TLC) ➔

88. 88cromatografia su colonna

89. • Gli esami clinici delle urine,
• lo studio dei pigmenti fotosintetici di una pianta,
• la ricerca e misurazione di sostanze inquinanti
nelle acque…
…sono alcuni esempi di applicazione
delle tecniche di cromatografia.
89
Metodi di separazione

90. Distillazione: separazione dei componenti di
miscugli liquidi in base alle loro diverse
temperature di ebollizione.
90
Metodi di separazione