Il corpo umano è costituito per 2/3 da acqua, che è coinvolta in tutte le funzioni vitali.
Delle migliaia di reazioni che avvengono negli organismi e nell’ambiente, la maggioranza avviene in soluzione acquosa.
E’ fondamentale, quindi, conoscere quello che avviene quando una sostanza viene messa in acqua.
Inizieremo da questa lezione lo studio delle soluzioni acquose, sistemi chimici in cui l’acqua svolge un ruolo fondamentale.
Una soluzione è una miscela omogenea di due o più sostanze, in cui uno dei componenti (detto solvente) è molto più abbondante degli altri (detti soluti).
Il solvente determina lo stato fisico (solido, liquido o gassoso) della soluzione.
Noi studieremo le soluzioni acquose, quelle cioè, in cui il solvente è l’acqua.
Esistono anche soluzioni solide, come ad esempio le leghe metalliche.
Iniziamo lo studio di quei composti che si sciolgono in acqua, formando ioni.
Se poniamo cloruro di rame (solido) in acqua (nell’immagine), l’interazione tra l’acqua e gli ioni di cui è costituto il sale ne determina la dissoluzione.
La dissoluzione di un solido ionico richiede la separazione di ciascun ione da quelli di carica opposta che lo circondano nella fase solida.
L’acqua è un buon solvente per i composti ionici, perché ciascuna molecola di acqua possiede una estremità positiva ed una negativa.
Quando un composto ionico si scioglie in acqua, ogni ione negativo viene circondato da molecole di acqua che si orientano verso di esso con l’estremità positiva ed ogni ione positivo viene circondato da molecole di acqua che si orientano verso di esso con l’estremità negativa.
Gli ioni circondati da molecole di acqua sono liberi di muoversi, il moto è casuale e gli ioni positivi e negativi che derivano dal composto ionico sono uniformemente distribuiti nella soluzione.
Se nella soluzione introduciamo due elettrodi collegati ad un generatore di corrente, il moto non sarà più casuale: i cationi si muoveranno verso l’elettrodo negativo e gli anioni verso quello positivo.
Collegando il circuito con una lampadina, questa si accenderà evidenziando la capacità degli ioni di condurre la corrente elettrica in soluzione.
I composti le cui soluzioni acquose conducono l’elettricità sono chiamati elettroliti.
Tutti i composti ionici solubili in acqua sono elettroliti.
Gli elettroliti si dicono forti se il composto si dissocia completamente in soluzione. Sono elettroliti forti molti composti ionici (sali).
Sono elettroliti deboli quelle sostanze che in soluzione si dissociano solo parzialmente. Per esempio, quando si pone acido acetico in acqua, solo una piccola parte di molecole di acido si ionizzano per formare ioni acetato e ioni idrogeno.
Molte altre sostanze (ad es. l’etanolo) si sciolgono in acqua, ma non si dissociano in ioni. Queste sostanze sono chiamate non-elettroliti.
Per rappresentare le reazioni ioniche in soluzione acquosa i chimici impiegano tre tipi di equazioni:
Gli ioni spettatori sono quelli che non partecipano alla trasformazione, quindi compaiono invariati in entrambi i membri dell’equazione.
Non tutti i composti ionici sono completamente solubili in acqua.
Molti si sciolgono solo in piccola parte, alcuni sono insolubili.
Se un composto contiene uno degli ioni presenti nella sinistra in alto della tabella riportata di seguito, esso sarà solubile in acqua.
Test: predire se i seguenti composti ionici sono solubili in acqua; se sì indicare gli ioni presenti in soluzione.
Eccezioni
Eccezioni
Le reazioni di precipitazione producono composti insolubili in acqua, chiamati precipitati. I reagenti di tali reazioni sono composti ionici solubili in acqua.
Ogni volta che in una soluzione acquosa sono presenti ioni che, insieme, possono formare un solido insolubile, il composto insolubile si forma velocemente sotto forma di polvere finissima (precipitato).
Tipicamente, una reazione di precipitazione si forma quando si mescolano due soluzioni di elettroliti forti solubili, una delle quali contiene l’anione, e l’altra il catione del sale insolubile che si viene a formare (naturalmente questo non è l’unico modo possibile per avere precipitazione).
Per esempio:
NaCl (aq) + AgNO3 (aq) -> AgCl (s) + NaNO3 (aq)
Valutare se in ciascuno dei seguenti casi, mescolando soluzioni dei due reagenti avviene una precipitazione.
Scrivere l’equazione ionica totale e quella netta bilanciate:
1. La materia: proprietà e composizione
2. L'atomo. La tavola periodica
3. Nomenclatura di composti molecolari e ionici
8. Concentrazione delle soluzioni
9. Reazioni in soluzione acquosa
10. Reazioni di ossidoriduzione
11. L'atomo
12. Configurazione elettronica
13. Legame chimico. Strutture di Lewis
14. Strutture di risonanza. Teoria VSEPR
15. Teoria del legame covalente
16. Forze intermolecolari e stati della materia
17. Cinetica chimica
18. Trasferimenti di energia coinvolti nelle reazioni chimiche