Attività chimica, forza ionica e salting-out
Ciao a tutti!

Non ho capito molto bene il concetto di attività. Mi è chiaro che la concentrazione in sè non può rappresentare la reale reattività degli ioni in soluzione e che a basse concentrazioni è ben approssimata, mentre più la soluzione è concentrata, più ci vuole l'attività perchè la concentrazione non l'approssima bene. Perchè? Qualcuno può spiegarmi il legame tra attività e forza ionica?
Secondariamente, cos'è l'effetto di salting-out?

Un'eventuale risposta chiarificatrice e semplice (giusto per avere il concetto, per approfondimenti c'è il libro, ovviamente...) potrà essere utile a molti studenti secondo me :-D

Saluti e grazie mille



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Quando una specie chimica solubile in acqua viene dispersa nel solvente acqua, le molecole di quest'ultima, in maggior quantità rispetto a quelle del soluto, circondano la specie chimica e provocano la formazione di legami chimici secondari tra il soluto e il solvente.
Le specie chimiche solubili in acqua possono essere:
- composti polari (solidi, liquidi o gassosi) non ionizzabili che formano perciò legami a idrogeno o legami dipolo-dipolo (ad esempio, glucosio);
- composti polari ionizzabili che, grazie alla presenza di acqua, formano (con un fenomeno chiamato ionizzazione) specie chimiche elettricamente cariche (cationi e anioni) legati all'acqua da legami ione-dipolo (ad esempio, acido acetico);
- composti ionici, cioè composti solidi contenenti già ioni che l'acqua libera dalla loro struttura rigida del loro reticolo cristallino e li rende più liberi di muoversi (ad esempio, NaCl).

Tutte queste specie in acqua sono ad essa legate con legami di natura elettrostatica.
Data la presenza del solvente queste specie manifesteranno la loro presenza in misura minore proprio perché sono intrappolate dall'acqua. Non solo. Se le specie chimiche circondate dall'acqua sono degli ioni, questi si circondano anche degli ioni di carica opposta presenti nella soluzione: questa zona che circonda uno ione è detta atmosfera ionica.
La carica netta dell'atmosfera ionica è inferiore alla carica dello ione che sta al centro; questo non dipende dal tipo di ione, ma solo dalla sua carica elettrica: ogni ione sa riconoscere solamente le cariche elettriche.
L'atmosfera ionica attenua quindi l'attrazione tra gli ioni in soluzione.
Ne deriva che la concentrazione di una specie chimica è tanto più lontana dalla realtà quanto maggiore è la forza ionica della soluzione, cioè quanto maggiore è l'atmosfera ionica che circonda la specie chimica:

forza ionica = μ = 1/2 ∑ (ciz2i)

Ciò significa che ogni specie chimica circondata dalla sua atmosfera ionica presenta una concentrazione diversa da quella che mostrerebbe in assenza dell'atmosfera ionica; quest'ultima prende il nome di attività di quella specie:

aA = [A]γA
dove:
a = attività della specie A
[A] = concentrazione molare della specie A
γ = coefficiente di attività della specie A

Al diminuire della forza ionica, i coefficienti di attività tendono ad 1, ovvero l'attività coincide con la concentrazione di quella specie.
Per semplicità di calcolo, in tutte le relazioni che coinvolgono le specie chimiche in soluzione acquosa si considera che il valore numerico dell'attività sia uguale a quello della concentrazione delle varie specie.

Un metodo pratico per determinare il coefficiente di attività lo puoi trovare qui:
http://www.myttex.net/forum/Thread-Deter...i-potassio
Nell'esperienza che trovi in questa discussione si verifica sperimentalmente che la la solubilità di un composto ionico poco solubile in acqua (il KIO4) aumenta quando in soluzione è presente un composto ionico più solubile non avente alcun ione in comune con il composto poco solubile; questo fenomeno prende il nome di "effetto sale".
All'aumentare della forza ionica della soluzione, i valori numerici dei coefficienti di attività degli ioni che costituiscono il precipitato diminuiscono.
È possibile calcolare il valore medio del coefficiente di attività del catione e dell'anione estrapolando graficamente il suo -log a forza ionica nulla.

Salting-out
Consideriamo una soluzione acquosa di un composto mediamente o poco polare in acqua. Un esempio tipico può essere un composto organico avente una lunga catena idrocarburica e pochi gruppi polari attaccati alla catena che permettono la solubilità, seppur scarsa, in acqua
Saturiamo ora questa soluzione acquosa con un composto ionico molto solubile in acqua, tipo NaCl.
L'acqua avrà una tendenza maggiore a portare in soluzione NaCl, quindi il composto organico diminuirà la sua solubilità in acqua precipitando se solido o separandosi come liquido insolubile in essa.
Questo fenomeno, che in italiano prende il nome di "salatura", viene ad esempio utilizzato quando si vuole diminuire ulteriormente la solubilità in acqua di composti organici già poco solubili in essa nel corso di un'estrazione con solvente organico da una fase iniziale acquosa.
Quando si distillano in corrente di vapore gli olii essenziali contenuti in un vegetale, il distillato è formato da un miscuglio eterogeneo di pochissimo olio (ahimè!!!) che galleggia sull'acqua e tanta acqua.
Per cercare di recuperare quella parte di olio che inevitabilmente è sciolta in acqua, si satura il distillato con NaCl solido: l'NaCl si scioglie e "libera" dalla soluzione quella parte di olio prima disciolto.
Se poi, successivamente, si esegue un'estrazione con etere etilico, l'etere porterà in soluzione l'olio essenziale nella fase estratta e sarà anch'esso meno solubile in acqua per effetto della salatura.
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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[-] I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo post:
myttex, RhOBErThO, Adriano, berdin.nicolo
Grazie mille, davvero! Tutto molto chiaro!!!
Molto interessante l'esempio del salting-out applicato agli oli essenziali, che non sapevo, e che proverò ad applicare (quando e se mi procurerò un estrattore... asd)

Saluti



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