Utente:AGeremia/Sandbox: differenze tra le versioni

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File:Granite Yosemite P1160483.jpg|Il granito è un miscuglio eterogeneo tra solidi
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=== Miscugli omogenei ===
Abbiamo visto che i '''miscugli omogenei''' sono caratterizzati da un'unica fase fisica. Essi vengono denominati comunemente '''soluzioni'''. Le soluzioni hanno un’enorme importanza: sono soluzioni l’aria che respiriamo, l’acqua che beviamo, molti liquidi biologici.
 
In una soluzione la sostanza più abbondante è detta '''solvente''', quelle meno abbondanti '''soluti'''
 
Il sale si scioglie bene nell'acqua
 
Se i componenti di una soluzione inizialmente si trovano in fasi diverse, ad esempio acqua e zucchero, il soluto è anche il componente che cambia di fase nella soluzione.
 
In chimica si usa dire che '''“il simile scioglie il simile”''': in base alle proprietà chimiche di entrambi i componenti e alla loro affinità, il solvente deve essere in grado di interagire con il soluto, nel senso che deve poter circondare completamente le particelle di soluto mediante la creazione di forze intermolecolari o di tipo elettrostatico più o meno intense. Il solvente deve “solvatare” completamente il soluto e nel caso dell’acqua, considerata il solvente universale per la sua abbondanza, deve “idratare” il soluto che abbia caratteristiche idrofile. Una sostanza che '''si scioglie facilmente''' in un solvente è detta '''solubile''', mentre se non si '''scioglie''' viene definita '''insolubile'''.
 
Anche le sostanze solubili non possono essere miscelate con il solvente in tutti i rapporti possibili.
 
Una soluzione è detta '''satura''' se contiene la massima quantità possibile di soluto e si è venuto a formare il corpo di fondo.
 
Nel momento in cui si forma il corpo di fondo il miscuglio non è più omogeneo, si evidenzia una seconda fase.
 
==== Soluzioni gassose ====
Costituite da due o più gas o vapori diffusi uno nell'altro. I gas sono sempre perfettamente miscibili, quindi un sistema formato da più gas è sempre una soluzione. L’esempio più comune di soluzione gassosa è l’aria, formata da azoto (N<sub>2</sub>), ossigeno (O<sub>2</sub>) e altri gas in percentuale minore.
 
==== Soluzioni liquide ====
Il bronzo è una lega di rame e stagno
 
Costituite da un gas, un liquido o un solido disciolte in un liquido. Tutta l’acqua potabile, ma anche l’acqua marina, contengono disciolte molte sostanze solide ma anche una certa quantità di gas presenti nell’aria, ossigeno e diossido di carbonio. Le bevande alcoliche sono soluzioni di due liquidi perfettamente miscibili, l’acqua e l’alcol etilico. L'acqua zuccherata e l'acqua di mare sono soluzioni solido-liquido. Di particolare interesse sono le soluzioni acquose, cioè quelle in cui il solvente è l'acqua. La maggior parte delle reazioni avviene in soluzione acquosa, in particolare quelle che sono alla base dei processi biologici che avvengono nelle cellule viventi.
 
==== Soluzioni solide ====
Costituite da un solido disciolto in un altro. Si formano a partire da miscele fuse dei componenti che, una volta raffreddate, danno origine ad sistema omogeneo. Un esempio di questo tipo di soluzioni sono le leghe metalliche come l’ottone, formato da rame e zinco (elementi).
 
=== Tecniche di separazione ===
L’uomo, fin dall'antichità, ha utilizzato i materiali presenti in natura per i propri scopi. Tuttavia spesso ha dovuto estrarre le sostanze che gli servivano dai miscugli in cui erano presenti. Al giorno d’oggi tecniche di separazione vengono applicate molto di frequente sia in laboratorio che in ambito industriale per isolare le sostanze contenute in una miscela e poterle poi utilizzare, in base alle caratteristiche specifiche, come materiali.
 
Le tecniche di separazione permettono la separazione dei singoli componenti del miscuglio in base alle loro specifiche caratteristiche chimico-fisiche.
 
In base al tipo di miscuglio da separare bisogna scegliere una tecnica di separazione mirata. In generale i miscugli eterogenei sono più semplici da separare rispetto alle soluzioni.
 
==== Filtrazione ====
È un metodo di separazione che consente di separare una fase solida (precipitato) da una fase liquida (filtrato) in un sistema eterogeneo. Viene utilizzato un filtro adeguato costituito da un materiale poroso permeabile soltanto al liquido. Per filtrazione si possono separare anche particelle solide disperse in un gas (è quello che avviene ad esempio attraverso il filtro delle sigarette).
 
Nella vita di tutti i giorni i filtri possono essere costituiti da materiali vari. In laboratorio si usa la carta da filtro, che si può scegliere fra diversi tipi in base alle dimensioni dei fori (che non si vedono a occhio nudo).
 
==== Decantazione ====
È una delle tecniche più semplici, applicabile ai miscugli eterogenei solido-liquido, liquido-liquido e gas solido. Sfrutta la diversa densità delle componenti del sistema e consiste semplicemente nel lasciare depositare sul fondo la componente più pesante del miscuglio fino alla separazione completa.
 
==== Centrifugazione ====
In questo caso si sfrutta la forza centrifuga (come quella che viene applicata ai vestiti nel cestello della lavatrice) all’interno di un apparecchio, detto appunto '''centrifuga''' da laboratorio, per separare velocemente miscugli eterogenei solido-liquido, in particolare quando le particelle solide sono particolarmente piccole e tendono a rimanere in sospensione. La sospensione viene posta all’interno di provette e inserite nell’apparecchio e qui sottoposte a una rotazione di 4000-5000 giri al minuto. La centrifuga fornisce accelerazioni superiori a quella di gravità, consentendo una stratificazione più rapida: in questo modo il precipitato viene spinto e compattato verso il fondo della provetta, la fase liquida rimane in superficie come surnatante.
 
==== Estrazione con solvente ====
In questo caso si sfrutta la diversa solubilità dello stesso soluto in due diversi solventi. Si usa solitamente per estrarre da soluzioni acquose sostanze poco solubili in acqua ma maggiormente solubili in altri solventi; questi ultimi a loro volta non devono essere miscibili con l’acqua (per esempio l’etere di petrolio o il tetracloruro di carbonio). Si utilizza un particolare '''imbuto separatore''' in cui la soluzione acquosa, che è più densa e si dispone nella parte inferiore, viene messa a contatto con l’altro solvente: si verifica così il passaggio del soluto da una fase liquida all’altra. Attraverso il rubinetto posto alla base dell’imbuto si raccoglie prima tutta la fase acquosa, poi si cambia recipiente e si procede a raccogliere la soluzione con la sostanza estratta. Se si vuole separare il soluto dalla seconda soluzione si deve procedere con un'altra tecnica, la distillazione.
 
==== Distillazione ====
La distillazione consente di separare i componenti di una soluzione sfruttando la loro diversa '''volatilità''' (cioè la tendenza di una sostanza ad evaporare: più è basso il punto di ebollizione di una sostanza, più alta sarà la sua volatilità). E’ una tecnica molto utilizzata sia in laboratorio che a livello industriale, per separare due liquidi miscibili. La separazione avviene facendo evaporare le sostanze in base alla specifica temperatura di ebollizione (si riscalda la miscela fino ad arrivare al punto di ebollizione della prima sostanza), per poi condensarle all’interno di un tubo refrigerante e raccoglierle come distillato. Per distillazione si possono separare ad esempio i miscugli di acqua ed alcol etilico: i liquori come la grappa, il brandy e il whisky vengono detti distillati proprio perché sono ottenuti mediante un processo di distillazione.
 
Per distillazione è possibile anche separare il solvente dai soluti oppure i componenti di una miscela gassosa dopo averla liquefatta: si può separare in questo modo ad esempio l’azoto dall’ossigeno previa liquefazione dell’aria.
 
Esistono diverse tecniche di distillazione che vengono utilizzate in base alle caratteristiche delle sostanze da separare. Le principali sono la '''distillazione semplice''', per separare liquidi con punti di ebollizione al di sotto dei 150°C da soluti non volatili, oppure un liquido da un altro nel caso in cui le temperature di ebollizione differiscano di almeno 25°C. Nel caso di componenti liquidi con una differenza nelle temperature di ebollizione di meno di 25 °C si usa la '''distillazione frazionata'''.''La distillazione frazionata''
 
==== Cromatografia ====
È una particolare tecnica di separazione che deve il suo nome (dal greco ''khrôma'', “colore”) al fatto che per la prima volta è stata utilizzata da un chimico russo per separare i pigmenti colorati estratti dalle foglie. Nata come tecnica di separazione, è diventata anche tecnica analitica (in grado cioè di identificare la presenza di sostanze incognite) perché ben si presta a separare, rivelandoli quindi, i componenti di miscugli anche molto complessi. La tecnica si basa su un opportuno solvente, chiamato '''eluente''' o '''fase mobile''', che trascina i componenti del miscuglio attraverso una '''fase fissa''', rappresentata dal '''supporto'''. La diversa velocità con cui i componenti del miscuglio migrano lungo la fase fissa trascinati dell'eluente consente di separarli.
 
Nella '''cromatografia su carta''' la fase stazionaria è una striscia di carta da filtro su cui vengono deposte ad un centimetro dall’estremità inferiore (si dice “caricate”) mediante un capillare di vetro, alcune gocce del miscuglio da separare. Dopo che le gocce si sono asciugate per evaporazione del solvente, la striscia viene appesa all’interno di un apposito contenitore con un coperchio a tenuta con il campione verso il basso. La fase mobile è posta sul fondo del contenitore in modo che la carta vi peschi con il bordo inferiore: salendo per capillarità, l’eluente trascinerà i componenti del miscuglio lungo la striscia di carta separandoli. Simile alla precedente è la '''cromatografia su strato sottile''' o TLC (''Thin Layer Chromatography'') ma al posto della carta come fase fissa si usano lastre di vetro ricoperte da una sostanza porosa, silice o allumina [inserire immagine].