corso integrato FISICA - disciplina FISICA Corso di Laurea Specialistica in MEDICINA e CHIRURGIA

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MEDICINA e CHIRURGIA

SOLUZIONI

ELETTROLITICHE

- DISSOCIAZIONE ELETTROLITICA - MOBILITA' ELETTROLITICA

- SOLUZIONI ELETTROLITICHE

DISSOCIAZIONE ELETTROLITICA esempio : NaCl legame ionico

Na

Cl

in acqua

(forza di Coulomb)

I° : indebolimento del legame 1

4π ε

ε

F = qQ

r

ε

(aria)

≈ 1

ε

(acqua)

≈ 80 c

F (acqua) ≈ F (aria) 1

c 80 c

II° : rottura del legame

da urti per agitazione termica

coefficiente dissociazione elettrolitica δ = δ (T) δ = ν

+ ν

+ ν

N 1 ≤ δ ≤ n

α = 1 − ν

N 0 ≤ α ≤ 1

percentuale di dissociazione α = α (T)

DISSOCIAZIONE ELETTROLITICA

DISSOCIAZIONE ELETTROLITICA III° : mancata ricombinazione

da polarità molecola H

O Na O

H

Cl

+

+ _–

+ – – –

+

+

acidi, basi, sali in H

O δ > 1 conduttori elettrolitici:

sostanze organiche

forte legame covalente } δ ≈ 1

NaCl in H

O δ = 1.84

100 molecole NaCl 84 Na⁺ 84 Cl^–

16 NaCl (non dissociate) 184 particelle

esempio

MOBILITA' ELETTROLITICA

µ = Ze f ≡ ^µ

mobilità elettrolitica

C _a+ ≡ ^{{A + }}

a

S b

A K

+ G –

A B

E

Z

= Z

= Z

F = Ze E f

moto di ioni (q = Ze ) in soluzione

= µ E v

= F = Ze E

F

= – f v

→

→

f

a

S b

A K

+ G –

A B

E

Z

= Z

= Z

i = Δq

Δt = N

Ze {a

} S v

+ N

Ze {b

} S v

=

= N

Ze S v

{a

} + v

{b

} =

= Ze N

S µ

{a

} + µ

{b

} E v

= µ E

= Ze N

S µ

{a

} + µ

{b

} E

i

MOBILITA' ELETTROLITICA

= Ze N

S µ

{a

} + µ

{b

} E i

J = σ E legge generalizzata di Ohm J = i

S = Ze N

µ

{a

} + µ

{b

} E

conducibilità elettrolitica σ

Z

= Z

= Z σ = Ze N

µ

{a

} + µ

{b

} posto J = σ E legge generalizzata di Ohm

conducibilità elettrolitica σ

MOBILITA' ELETTROLITICA

σ = e N

Z

µ

{a} + Z

µ

{b} + Z

µ

{c} + ...

in generale

SOLUZIONI ELETTROLITICHE ioni in soluzione

concentrazione osmolare = n° moli volume

unità di misura per soluzioni elettrolitiche g-ione

litro (0°C) ( Eq

l ⁾

g-equivalente litro

≡ ^osmole

1 g-equivalente

litro = frazione g-ione q=N

e litro

*

N

e = F = 6.02 10

1.6 10

= 96487 C 1 g-equivalente

litro = frazione g-ione q=N

e litro

*

* SOLUZIONI ELETTROLITICHE

C Eq ( litro ) = Z C (osmole)

ione monovalente ione bivalente

ione Z-valente

1 g-Eq = 1 g-ione 1 g-Eq = g-ione 1 g-Eq = g-ione

12 Z1

FLUSSI ELETTROCHIMICI

COMPARTIMENTO

1

2

soluzione

V

V

Δx

x

soluzione elettrolitica elettrolitica

V

≠ V

C

≡ ^{A

^}

J

q

mole = J

N

Ze = J J

= J

N

Ze = σ E

N

Ze = σ

N

Ze

V

– V

Δx =

= Ze N

µ {s} V

– V

= µ {s} V

– V

COMPARTIMENTO

1

2

soluzione

V

V

Δx

x

soluzione elettrolitica elettrolitica

V

≠ V

FLUSSI ELETTROCHIMICI

V

– V

(formula di Einstein-Stokes) µ

= Ze

f =

R T Ze N

D J

µ =

{s}

Δx

11

J

= µ

C

(1– φ) V

– V

Δx (1– φ) = ε

J

= µ

C

(1– φ) V

– V

Δx

FLUSSI ELETTROCHIMICI

meccanismo gradiente di potenziale elettrico (campo elettrico)

J

= – µ

C

(1– φ) grad V =

→

(1– φ) = ε

µ

=

R T Ze N

D

C

= C

+ C

α 2

µ

C

(1– φ) E

MECCANISMI DI TRASPORTO PASSIVO

J

= – L

Δp + L

φ

Δπ

diffusione (grad C)

filtrazione (grad p) osmosi (grad campo elettrico (grad V)

π

concentrazione media nella membrana

i = 1, 2, 3, ...

soluti diversi φ

ε

coefficiente di filtrazione L_p =

φ

C_M =

α

n

π

8

η

P = n π R²

= Δx α

Δx

ε

1 2

µ

i

mobilità elettrolitica soluto-ione i-esimo

ε

D_i =

– P

ΔC – C

ε

L

(Δp – Δπ) – µ

C

ε

J

=

i

Δx ΔV

∑

R T

ELETTROLISI

cella elettrolitica (voltametro)

ioni + elettrodo negativo (catodo K) ioni – elettrodo positivo (anodo A) esempio

deposito al catodo di una massa m

nitrato d'argento in acqua AgNO₃ Ag⁺ + NO^–₃

4 NO₃ + 2 H₂O 4 HNO₃ + O₂

leggi di Faraday m = k A Z q

equivalente chimico k = 1

N

e

Ag⁺ A = 108, Z=1 q = No e m = 108 g