Terza relazione di chimica - "Determinazione della solubilità del cloruro di sodio" - Prove quantitative di solubilità del sale in acqua

Terza relazione di chimica

"Determinazione della solubilità del cloruro di sodio"

Prove quantitative di solubilità del sale in acqua.

Rilevare la quantità di soluto che si può sciogliere in un solvente

Che cos'è la "solubilità"?

Per solubilità si intende la quantità massima di soluto che si può sciogliere in una determinata quantità di solvente a una certa temperatura. Se si aggiunge una determinata quantità di soluto ad una soluzione avente una certa temperatura (temperatura ambiente 20°C) in cui è già sciolta la massima quantità possibile del soluto, questo, ovvero il cloruro di sodio (sale da cucina) presente in forma solida non si scioglie più e rimane come corpo di fondo; la soluzione risultante viene quindi chiamata soluzione satura. La solubilità è condizionata anche dal fattore temperatura. Normalmente la solubilità dei solidi e dei liquidi aumenta all'aumentare della temperatura e sostanze apparentemente simili hanno, alla stessa temperatura, solubilità molto diverse nello stesso solvente.

Da ricordare inoltre che una soluzione ha una propria concentrazione, se una soluzione contiene piccole quantità di soluto è detta diluita, mentre, una soluzione ad elevata quantità di soluto è detta concentrata. Esistono diversi modi per calcolare la concentrazione di una soluzione.

La concentrazione viene espressa in percentuale come:

v la concentrazione percentuale in massa,

v la concentrazione percentuale massa su volume,

v la concentrazione percentuale in volume.

Diversamente da ciò appena elencato si può esprimere mediante la molarità, chiamata anche concentrazione molare.

La quantità relativa di una sostanza è nota come la sua concentrazione e viene espressa secondo diverse serie comuni di unità. La ragione dell'uso effettivo di diverse unità di misura per la concentrazione è legata al fatto che esistono diversi metodi sperimentali per determinare le concentrazioni e che alcune leggi delle soluzioni possono essere espresse per mezzo di formule matematiche particolarmente semplici scegliendo una opportuna unità di misura per la concentrazione.

1. la percentuale in massa (% m/m) indica la quantità di soluto, espresso in grammi, sciolta in 100 g di soluzione.
2. la percentuale massa su volume (% m/V) è la quantità di soluto in grammi sciolta in 100 mL di soluzione.
3. la percentuale in volume (% V/V) è il volume, espresso in millilitri, sciolto in 100 mL di soluzione.
4. la molarità  è data dal rapporto tra il numero delle moli di soluto e il volume della soluzione, espresso in litri.

Tale rapporto prende anche il nome di concentrazione molare. La molarità è un'unità molto adatta al lavoro di laboratorio poiché soluzioni acquose di molarità nota possono essere facilmente preparate pesando piccole quantità di soluto e misurando il volume della soluzione in un recipiente tarato. È da notare che, poiché il volume varia con la temperatura, la concentrazione espressa in unità di molarità dipende anche dalla temperatura. Questo è uno svantaggio che le altre unità di concentrazione non hanno.

o   Per effettuare l'esperienza ci siamo serviti del seguente materiale da lavoro:

v becco bunsen

v treppiede con apposita reticella spargifiamma

v vetrino da orologio

v imbuto

v termometro

v beuta

v pipetta

v aspirapipetta

v carta da filtro

v bacchettina di vetro

v spruzzetta

v palettina

v      becker

v pinza

v bilancia

v Cloruro di sodio (NaCl) soluto

v Acqua (H₂O) solvente

Glossario

v Soluzione: miscela fisicamente e chimicamente omogenea, costituita da due o più componenti dispersi l'uno nell'altro sotto forma di particelle di dimensioni atomiche o molecolari e la cui composizione può variare, almeno entro certi limiti, in modo continuo.

v Solvente:sostanza presente in maggior quantità in una soluzione

v Soluto: sostanza presente in minor quantità in una soluzione

v Concentrazione: quantità di soluto disciolto in una quantità di solvente

v Solubilità: quantità massima di soluto che si può disciogliere in una certa quantità di solvente ad una definita temperatura, oppure concentrazione della soluzione satura ottenuta

v Soluzione satura: soluzione in cui le molecole che si sciolgono sono eguali al numero di molecole che tornano allo stato di soluto non disciolto ad una definita temperatura

Procedimento

Per prima cosa è necessario, mediante l'utilizzo di una bilancia, dosare una quantità di 20 g di cloruro di sodio (NaCl), più comunemente chiamato sale da cucina, posti su un vetrino da orologio. Successivamente ci si munisce di un becker graduato e lo si riempie fino alla lineetta indicante i 50 ml con dell'acqua a temperatura ambiente (20°C), ovviamente distillata per l'assenza di sali minerali, quindi acqua pura. Infine si versano i 20 g di cloruro di sodio nel becker contenete l'acqua distillata, ottenendo quindi una soluzione satura. Il passaggio appena accennato lo si può effettuare mediante l'aiuto di una spruzzetta sempre contenete acqua distillata al fine di pulire il vetrino e in particolare conservare i 20 g iniziali di cloruro di sodio e i 50 ml di acqua distillata. In seguito si installa il becco bunsen al di sotto del treppiede dotato di reticella spargifiamma, si pone, allora, al di sopra della reticella il becker contenente la soluzione satura di acqua e cloruro di sodio. Infine si fa bollire la soluzione e in un secondo momento la si fa raffreddare, ottenendo quindi una cristallizzazione del cloruro di sodio  sulla parete interna del becker. Per far raffreddare più velocemente la soluzione si può, mediante l'utilizzo di una pinza, prendere il becker bollente e lo si pone in un recipiente più grande contenete acqua fredda. Ovviamente si può effettuare questa operazione prestando attenzione nel non far riempire troppo il recipiente, evitando così che l'acqua fredda di rubinetto, ricca di sali minerali non entri nel becker contente la soluzione.

In seguito, una volta raffreddata la soluzione, con la conseguente cristallizzazione del sale, ci si munisce di carta da filtro e di una bacchettina di vetro, si prende quindi la soluzione presente nel becker e la si filtra, utilizzando la tecnica della filtrazione in precedenza studiata. La filtrazione consiste nella separazione dei materiali solidi da un miscuglio per mezzo di filtri, nel nostro caso è stata adoperata della carta da filtro.

Ci si munisce, innanzitutto, di una beuta e di un piccolo imbuto, poi successivamente si prende la carta da filtro, la si piega e la si pone alla parete interna dell'imbuto, mediante l'aiuto della spruzzetta, facendo in modo che la carta in precedenza bagnata prendesse forma dell'imputo attaccandosi alle pareti. Terminata l'operazione, muniti di pipetta ed aspirapipetta, si è prelevato una quantità pari a 20 ml di acqua, precedentemente ottenuta grazie alla filtrazione della soluzione iniziale. Si versano questi 20 ml di acqua in un becker pulito, il quale si posiziona nuovamente al di sopra della reticella spargifiamma, sostenuta dal treppiede; infine si posiziona al di sotto del treppiede il becco bunsen, precedentemente acceso. D'ora in avanti, si porta ad ebollizione, in modo moderato, lento, l'acqua presente nel becker fino a farla evaporare tutta, ottenendo così il sale che ovviamente non evapora, ricavando ciò che all'inizio dell'esperienza rappresentava una parte di soluto, ovvero parte della soluzione satura che si era depositata in fondo al becker. Con la quantità di sale rimanente si va a calcolare la solubilità del cloruro di sodio nell'acqua, solvente per eccezione.

Calcolo della solubilità del cloruro di sodio

Si è rilevata la quantità massima di sale che si può sciogliere in 20 ml di acqua alla temperatura di 20°C.   E' risultata una solubilità di g di cloruro di sodio.