Chimica dei Miscugli e delle Soluzioni: Proprietà e Tecniche di Separazione

Miscugli e Sostanze

Miscugli: le miscele sono combinazioni di diverse sostanze pure che non interagiscono chimicamente tra loro. La proporzione tra le diverse sostanze può essere molto diversa, ma ognuna di esse mantiene la propria composizione e le proprie proprietà.

Classificazione delle Miscele

• In miscele omogenee, i composti sono uniformemente disseminati; qualsiasi parte della miscela ha la stessa composizione chimica e proprietà identiche. In questo caso si dice che la miscela ha una sola fase.
• In miscele eterogenee, i diversi componenti della miscela non sono uniformemente distribuiti; si possono distinguere a prima vista o con strumenti ottici le diverse fasi. Ogni fase della miscela ha composizione e proprietà diverse.

Le Soluzioni

Si tratta di una miscela di due o più sostanze. Il componente principale è chiamato solvente, mentre quello in minoranza è il soluto. Sebbene il soluto e il solvente possano trovarsi in qualsiasi condizione fisica, la soluzione presenta sempre lo stato fisico del solvente. Secondo questo stato, le soluzioni possono essere classificate come gassose, liquide e solide.

Tipi di soluzioni (Soluto / Solvente)

• Solido: leghe metalliche, amalgama di Hg in Au, idrogeno in palladio.
• Liquido: zucchero in acqua, etanolo in acqua, ossigeno in acqua.
• Gassoso: iodio sublimato in aria, vapore acqueo in aria, aria stessa.

Solubilità

La solubilità di un soluto in un solvente è definita come la quantità massima di soluto che può sciogliersi in una data quantità di solvente a una certa temperatura. La solubilità dipende dalle caratteristiche del sistema soluto-solvente e dalla temperatura.

In generale, nel caso di una dissoluzione di un solido in un liquido, più alta è la temperatura, maggiore è la solubilità. La rappresentazione della solubilità di una sostanza si basa sulla curva di solubilità; questa curva indica la quantità massima di sostanza disciolta a ogni temperatura.

Nel caso dei gas disciolti nei liquidi, la solubilità dipende dalla pressione del gas e dalla temperatura. La solubilità di un gas in un liquido diminuisce all'aumentare della temperatura.

Stati di Saturazione di una Soluzione

• Diluita: se contiene una bassa percentuale di soluto.
• Concentrata: se contiene un'alta percentuale di soluto.
• Satura: se il solvente non accetta una maggiore quantità di soluto a una data temperatura.
• Insatura: se può ancora sciogliere una maggiore quantità di soluto.
• Supersatura: se contiene più soluto disciolto rispetto al punto di saturazione corrispondente. In questo caso, il sistema è molto instabile.

Separazione dei Componenti di una Miscela

Quando una sostanza deve essere studiata, è necessario che sia in uno stato di purezza; pertanto, la separazione dei componenti di una miscela è un compito comune nei laboratori e nelle industrie chimiche. Per separare i componenti di una miscela, bisogna tenere a mente che ogni componente ha certe proprietà che lo distinguono dagli altri. Si può approfittare di queste differenze per mettere a punto un procedimento di separazione che, a seconda della complessità della miscela, può comporsi di una o più fasi.

Metodi per Miscugli Eterogenei

• Filtrazione
• Decantazione
• Sedimentazione
• Centrifugazione

Metodi per Miscugli Omogenei

• Evaporazione
• Distillazione
• Estrazione liquido-liquido
• Estrazione solido-liquido
• Cristallizzazione
• Cromatografia

Esercizi Pratici di Separazione

• Sabbia e Vetro: Separazione meccanica.
• Bicchiere di acqua, zucchero e sabbia: Decantazione per la sabbia; per lo zucchero disciolto in acqua, si procede con l'evaporazione dell'acqua.
• Zolfo ed Etanolo: Filtrazione o evaporazione.
• Sabbia, Iodio ed Etanolo: Evaporazione per lo iodio e l'etanolo, filtrazione per la sabbia.
• Sale e Acqua: Evaporazione dell'acqua per recuperare il sale.
• Limatura di Ferro e Sabbia: Utilizzo di un magnete per separare il ferro (Fe).
• Acetone e Acqua: Distillazione.
• Sabbia, Sale e Alcol: Filtrazione per la sabbia; distillazione per l'alcol; evaporazione per il sale rimasto nell'acqua.
• Benzina e Acqua: Decantazione o estrazione.
• Cenere e Cloruro di Potassio: Dissoluzione in acqua, filtrazione della cenere ed evaporazione dell'acqua per ottenere il cloruro di potassio.