Proprietà colligative: cosa si intende e quali sono
Quando si parla di soluzioni chimiche non si possono non citare le proprietà colligative. Sono peculiari perché legate solo alla concentrazione del soluto nel solvente e non invece dalle sostanze che la compongono. In tutto sono quattro: abbassamento crioscopico, innalzamento ebullioscopico, abbassamento della tensione di vapore e pressione osmotica.
Vediamo nel dettaglio che cosa determina ciascuna delle proprietà colligative e come sono collegate fra loro.
Soluzioni e proprietà colligative
Le soluzioni in Chimica sono tutte quelle miscele omogenee composte da più sostanze diverse fra loro. Quella presente in quantità maggiore è il solvente, le altre o l’altra sono dette soluti e si presentano disciolte all’interno del solvente. Le proprietà colligative dipendono esclusivamente dalla concentrazione del soluto, o meglio dal numero di particelle presenti nella soluzione.
Pensiamo di avere in una soluzione in cui viene messo un sale binario che si dissocia in due elettroliti e un’altra in cui si scioglie una sostanza sola. Per avere lo stesso numero di particelle la concentrazione della prima dovrà essere pari a metà della seconda. Ad esempio:
Una soluzione di solfuro di magnesio (MgS) di volume pari a 1 litro con concentrazione 0,3 M per esempio avrà le stesse proprietà colligative di una di glucosio di concentrazione doppia. Inoltre se due soluzioni presentano gli stessi valori per una fra le proprietà in questione li avrà anche per tutte le altre.
L’abbassamento crioscopico
Per comprendere come funziona questa proprietà basta pensare all’acqua di mare e agli iceberg. Come mai l’oceano può restare liquido anche a temperature inferiori allo zero Celsius mentre una parte d’acqua congela formando le enormi masse di ghiaccio? In fondo ricordiamo tutti la tragedia del Titanic, dove i passeggeri si ritrovarono a -2°C in acqua.
Ciò che afferma la prima delle proprietà colligative è che il punto di congelamento di una soluzione è inferiore a quello del solvente puro. L’acqua di mare è ricca di sali disciolti (cloruro di sodio, solfato di magnesio) e infatti congela a temperatura più bassa rispetto all’acqua dolce. E di acqua dolce sono appunto fatti gli iceberg.
Calcolare la variazione dovuta all’abbassamento crioscopico è semplice. Basta fare la differenza fra la temperatura di congelamento della soluzione e quella del solvente puro. Poiché le proprietà colligative valgono per ogni miscela omogenea anche se il solvente più comune è l’acqua vale anche per etanolo, acido, gas…
L’abbassamento crioscopico è direttamente proporzionale alla concentrazione molale (NON molare) della soluzione. Infatti per calcolarlo si può anche usare la formula Δtc = Kc ∙ Cm. Per essere più precisi
Kc rappresenta la costante di variazione crioscopica molale
Cm è la concentrazione molale della soluzione.
I fluidi congelanti costituiti da soluzioni acquose si basano proprio su questa fra le proprietà colligative.
Innalzamento ebullioscopico
Per calcolare la variazione della temperatura di ebollizione basta fare anche qui la differenza tra quella della soluzione e quella del solvente a é stante. E come per l’abbassamento crioscopico questa variazione è direttamente proporzionale alla molalità della soluzione in esame.
L’innalzamento ebullioscopico si può calcolare perciò anche con la formula Δteb = Keb ∙ Cm. Nella formula in particolare:
Keb è la costante ebullioscopica molale.
Cm è la concentrazione molale della soluzione.
