28-03-2025 - Chemistry Basics - Solutions - part 1 [EN]-[IT]

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28-03-2025 - Chemistry Basics - Solutions - part 1 [EN]-[IT]
With this post I would like to give a short instruction about the topic mentioned in the subject
(code notes: X_63)

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Solutions - part 1
Definition
Let's start by clarifying the concept of solution.
A solution is a homogeneous mixture of two or more substances in a single phase. The component present in greater quantity is called the solvent while the other component is called the solute.
An example of a solution can be one obtained by mixing two or more gases (gaseous mixture) or by dissolving a gas or a solid in a liquid (for example CO2 in water to make it carbonated or sugar in coffee).
Even when you dissolve a liquid in a liquid you can obtain a solution. Wine, for example, is essentially a solution of ethyl alcohol (ethanol, CH3CH2OH) in water.

In general, when you dissolve a substance in a liquid, the chemical-physical properties of the solvent change compared to the pure liquid. For example, the melting temperature (cryoscopic lowering) or boiling temperature (ebullioscopy raising) and the vapor pressure of the liquid (Rault's law) can change. The phenomenon of osmosis can also occur. All these properties of solutions are called colligative properties.

Colligative properties
Colligative properties are characteristics of solutions that depend on the number of solute particles present and not on the chemical nature of the particles themselves.
Here is a list of colligative properties.
1-Vapor pressure reduction
2-Ebullition of boiling point
3-Cryoscopic depression
4-Osmotic pressure
Here is a brief description of each of these colligative properties listed above.
-As for the reduction of vapor pressure we can say that the presence of a non-volatile solute reduces the vapor pressure of the solvent.
-The addition of a solute increases the boiling point of the solvent thus creating what is called the ebullition.
-By adding a solute we lower the freezing point of the solvent and this reduction is called cryoscopic depression.
-Osmotic pressure is the pressure needed to prevent osmosis.

Unit of measurement - molarity
When we talk about solutions we must also talk about the unit of measurement of concentration. At this point we need to introduce the concept of molarity.
Molarity is defined as the quantity in moles of substance (solute) in 1 L of solution. The symbol for molarity is M.
Example
1 L of solution with a concentration of 1 M of sugar in water contains 1 mole of sugar (sucrose C23H22O11 MM=342.30 g mol^-1). To prepare it, you need to weigh 342.30 g of sugar (1 mole), dissolve them in water and bring to volume until you have 1 L of solution.

Unit of measurement - molality
Molality is defined as the quantity in moles of substance (solute) dissolved in 1 kg of solvent. The symbol is m. To prepare a solution with a concentration of 1 m of sugar in water, you need to dissolve 1 mole of sugar (sucrose, C12H22O11, MM=342.30 g mol-1) in 1 kg of water.
NOTE: In this case, you need to weigh 1 kg of water and dissolve 42.30 g of sugar. Alternatively, you can take 1 L of water, remembering that the density of water is 1 kg/L. You need to pay attention to the temperature if you measure the volume. In fact, the density changes with it: water at 70 °C is less dense than that at 20 °C.

Molarity and Molality
In general, the molar concentration (M) and the molal concentration (m) are different. In very dilute aqueous solutions, however, the two values ​​are close.

Saturated solutions

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You may have noticed that by adding sugar to a drink such as coffee or milk, it is not possible to dissolve more than a certain amount, given the volume of the drink. The further addition of the solute does not cause any increase in its concentration within the solution. The excess solute, in practice, remains undissolved at the bottom of the container. When this occurs, the solution is said to be saturated.
The solubility of a substance represents the maximum quantity (in moles or grams) that can be dissolved in a given volume of solvent. Of course, we know that if the drink is hot, it is possible to dissolve more sugar (and faster) than if it were cold. So, solubility seems to increase as the temperature increases.

Solubilization

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Solubilization is the process by which a solute dissolves in a solvent to form a homogeneous solution.
The steps in the solubilization process are as follows.
-Separation of solute particles
-Separation of solvent particles
-Interaction between solute and solvent

When two liquids mix in appreciable quantities to form a homogeneous solution, they are said to be miscible. Otherwise, they are said to be immiscible. For example, if we mix a certain volume of ethanol (CH3CH2OH) with a certain volume of water, a solution is formed, so water and ethanol are two miscible liquids. On the contrary, water and oil are immiscible because, even if you shake them for a long time, at the end they separate again into two layers: the oil floats on the water. Instead, oil and gasoline are perfectly miscible.

Conclusions
Chemical solutions are important for many aspects of human life. They play an important role in many fields, in medicine, in the food industry, in biology, in the environment, in technology and in cosmetics.

Question
Saline solution or physiological solution is a chemical solution that is compatible with the human body. Did you know that this is one of the most used chemical solutions in the medical sector?

ITALIAN

28-03-2025 - Basi di chimica - Soluzioni - parte 1 [EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(code notes: X_63)

Questa immagine è stata creata con l'intelligenza artificiale, esattamente con Microsoft Copilot.

Soluzioni - parte 1
Definizione
Iniziamo a chiarire il concetto di soluzione.
Una soluzione è una miscela omogenea di due o più sostanze in un’unica fase. Il componente presente in maggiore quantità è chiamato il solvente mentre l’altro componente è chiamato il soluto.
Un esempio di una soluzione può essere quella che si ottiene mescolando due o più gas (miscela gassosa) oppure sciogliendo un gas o un solido in un liquido (esempio la CO2 nell’acqua per renderla gassata oppure lo zucchero nel caffè).
Anche quando si scioglie un liquido in un liquido si può ottenere una soluzione. Il vino, ad esempio, è essenzialmente una soluzione di alcol etilico (etanolo, CH3CH2OH) in acqua.
In generale quando si scioglie una sostanza in un liquido, le proprietà chimico-fisiche del solvente cambiano rispetto al liquido puro. Ad esempio può cambiare la temperatura di fusione (abbassamento crioscopico) o di ebollizione (innalzamento ebullioscopico) e la tensione di vapore del liquido (legge di Rault). Può verificarsi inoltre il fenomeno dell’osmosi. Tutte queste proprietà delle soluzioni vengono definite proprietà colligative.

Proprietà colligative
Le proprietà colligative sono caratteristiche delle soluzioni che dipendono dal numero di particelle di soluto presenti e non dalla natura chimica delle particelle stesse.
Qui di seguito un elenco delle proprietà colligative.
1-Abbassamento della pressione di vapore
2-Innalzamento ebullioscopico
3-Abbassamento crioscopico
4-Pressione osmotica
Qui di seguito una breve descrizione di ognuna di queste proprietà colligative riportate sopra.
-Per quanto riguarda l'abbassamento della pressione di vapore possiamo dire che la presenza di un soluto non volatile riduce la pressione di vapore del solvente.
-L'aggiunta di un soluto aumenta la temperatura di ebollizione del solvente creando così quello che viene chiamato l'innalzamento ebullioscopico.
-Aggiungendo un soluto abbassiamo la temperatura di congelamento del solvente e questo abbassamento viene chiamato abbassamento crioscopico.
-Pressione osmotica è la pressione necessaria per impedire l'osmosi.

Unità di misura - molarità
Quando parliamo si soluzioni dobbiamo anche parlare dell'unità di misura della concentrazione. A questo punto dobbiamo introdurre il concetto di molarità.
La molarità è definita come quantità in moli di sostanza (soluto) in un 1 L di soluzione. Il simbolo della molarità è M.
Esempio
1 L di soluzione a concentrazione 1 M di zucchero in acqua contiene 1 mole di zucchero (saccarosio C23H22O11 MM=342,30 g mol^-1). Per prepararla occorre pesare 342,30 g di zucchero (1 mole), scioglierli in acqua e portare a volume fino ad avere 1 L di soluzione.

Unità di misura - molalità
La molalità è definita come la quantità in moli di sostanza (soluto) disciolta in 1 kg di solvente. Il simbolo è m. Per preparare una soluzione a concentrazione 1 m di zucchero in acqua occorre sciogliere 1 mole di zucchero (saccarosio, C12H22O11, MM=342.30 g mol-1) in 1 kg di acqua.
NOTA: In questo caso si deve pesare 1 kg di acqua e sciogliere 42.30 g di zucchero. In alternativa si può prendere 1 L di acqua, ricordando che la densità dell’acqua è di 1kg/L. Occorre prestare attenzione alla temperatura se si misura il volume. Infatti la densità cambia con essa: l’acqua a 70 °C è meno densa di quella a 20 °C.

Molarità e Molalità
In generale la concentrazione molare (M) e la concentrazione molale (m) sono diverse. Nelle soluzioni acquose molto diluite, però, i due valori si avvicinano.

Soluzioni sature

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Può essere capitato anche a noi di notare che aggiungendo dello zucchero un una bevanda come il caffè o il latte, non è possibile scioglierne più di una certa quantità, dato il volume della bevanda. L’ulteriore aggiunta del soluto non provoca alcun aumento della sua concentrazione all’interno della soluzione. Il soluto in eccesso, in pratica, resta non disciolto sul fondo del recipiente. Quando si verifica questo si dice che la soluzione è satura.
La solubilità di una sostanza rappresenta la massima quantità (in moli o in grammi) che può essere disciolta in un dato volume di solvente. Ovviamente sappiamo che se la bevanda è calda è possibile sciogliere più zucchero (e più velocemente) rispetto ad una bevanda fredda. Quindi la solubilità sembra aumentare al crescere della temperatura.

Solubilizzazione

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La solubilizzazione è il processo mediante il quale un soluto si dissolve in un solvente per formare una soluzione omogenea.
Le fasi del processo di solubilizzazione sono le seguenti.
-Separazione delle particelle di soluto
-Separazione delle particelle di solvente
-Interazione tra soluto e solvente

Quando due liquidi si mescolano in quantità apprezzabile formando una soluzione omogenea si dice che sono miscibili. In caso contrario si dice che sono immiscibili. Ad esempio se mescoliamo un certo volume di etanolo (CH3CH2OH) con un certo volume di acqua si forma una soluzione, per cui acqua ed etanolo sono due liquidi miscibili. Al contrario acqua e olio sono immiscibili perché, anche agitandoli per un tempo lungo, al termine essi si separano di nuovo in due strati: l’olio galleggia sull’acqua. Invece olio e benzina sono perfettamente miscibili.

Conclusioni
Le soluzioni chimiche sono importanti per tanti aspetti della vita umana. Esse hanno un ruolo importante in tantissimi campi, nella medicina, nell'industria alimentare, nella biologia, nell'ambiente, nella tecnologia e nella cosmetica.

Domanda
La soluzione fisiologica o soluzione salina è una soluzione chimica che ha compatibilità con il corpo umano. Lo sapevate che questa è una delle soluzioni chimiche più utilizzate nel settore medico?

THE END