Università di Padova Scuola Galileiana di Studi Superiori Classe di Scienze Naturali Anno Accademico 2005/06 Soluzioni: Chimica 16 settembre 2005

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Univer sità di Padova

Scuola Galileiana di Studi Superiori Classe di Scienze Naturali Anno Accademico 2005/06

Soluzioni: Chimica 16 settembre 2005

Problema 1 MW = 92.242 Moli = 0.08298066 1.9933 g

Problema 2

Nel solido ionico le interazioni sono di tipo elettrostatico, tra atomi con cariche opposte. Gli atomi si ionizzano, dando origine ad ioni con cariche positive o negative. I solidi ionici sono, in principio, solubili in acqua (pensiamo ai sali comuni, quali NaCl, Na

₂

CO

₃

etc.). La possibilità di scioglierli in acqua è dovuta alla carica degli ioni, che possono venire solvatati dalle molecole di H

₂

O. Nel solido metallico gli atomi sono formalmente neutri. Le interazioni tra atomi sono soprattutto dispersive (o van der Waals). In realtà il solido metallico può essere considerato come fatto da tanti atomi con parziale carica positiva, circondati da una nube di elettroni dotati di mobilità. Questa conferisce al metallo la proprietà di conduttori della corrente elettrica.

Problema 3

Spiegazione 1) Nell’acqua pura sono presenti solo interazioni di tipo “ponte a idrogeno” tra molecole di H

₂

O. Nella soluzione salina, oltre a queste, ci sono le interazioni tra gli ioni del sale sciolto (ad es. Na

⁺

e Cl

^-

) tra loro e con le molecole di H

₂

O. Per vincere questa interazione è necessario fornire più energia e quindi abbassare di più la temperatura.

Spiegazione 2) In una soluzione di acqua pura, il solido (ghiaccio) è in equilibrio con il liquido (acqua). Possiamo immaginare l’equilibrio come un processo dinamico, dovuto al passaggio di un ugual numero molecole dalla soluzione al solido e viceversa. Se però la soluzione contiene un sale disciolto, il numero di molecole che passa dalla soluzione al solido per motivi puramente statistici è minore di quelle che passano dal solido (che è anche in questo caso acqua pura!) alla soluzione.

Quindi a 0 gradi il ghiaccio si scioglie. Questo spiega perché questa proprietà è colligativa: più alto è il numero delle molecole del sale, più bassa è la temperatura di congelamento.

Problema 4

[OH-] = SQRT (10

^-11

/ [Mg

²⁺

]) = SQRT (10

^-11

/ 10

^-1

) = 10

^-5

pOH=5, pH =9

Problema 5

Le temperatura tende ad aumentare. Infatti il calore si trasmette spontaneamente da un corpo a

temperatura più alta ad uno a T più bassa. Se la porta è aperta, la temperatura tenderebbe ad

aumentare fino a diventare uguale a quella della stanza. Per evitare questo, il frigorifero entra in

funzione e compie del lavoro per abbassare la temperatura. Questo lavoro si trasforma in calore, che

rimane comunque all’interno della stanza, essendo questa in condizioni adiabatiche.

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Problema 6

La concentrazione totale di Ag

⁺

in soluzione sarà:

C

Ag

= [Ag

⁺

] + [Ag

⁺

(NH

3

)

2 +

] = [Ag

⁺

] {1 + K2[NH

3

]

²

} Sostituendo nell’equazione di Nerst:

E = E° + 0.059 log [Ag

⁺

] {1 + K2[NH

3

]

²

}

^-1

=

= E° + 0.059 log{1 + K2[NH

₃

]

²

}

^-1

+ 0.059 log [Ag

⁺

] Possiamo allora definire un potenziale formale E°’, indipendente da [Ag

⁺

]:

E°’ = E° + 0.059 log {1 + K

₂

[NH

₃

]

²

}

^-1

Poiché

C

NH3

= 0.1 = [NH

3

] + [NH

4

]

⁺

= [NH

3

] ( 1 + [H

⁺

]/Ka ) Allora:

E°’ = E° + 0.059 log {1 + 0.01 K

2

( 1 + [H

⁺

]/Ka )

^-2

}

^-1

L’andamento di E°’ può quindi essere approssimato da tre rette. Infatti:

se [H

⁺

]<<< Ka, E°’ = 0.4922 V se [H

⁺

]>>>Ka, si danno due casi:

se [H

⁺

]

²

<< 10

^-13.3

, allora E°’ = 1.583 – 0.118 pH

se [H

⁺

]

²

>>10

^-13.3

, allora E°’ = E°