Chimica: coefficiente di van’t Hoff e proprietà colligative

coefficiente di van’t Hoff

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Come si trova il coefficiente di van’t Hoff e come si calcola?

Il coefficiente di van’t Hoff è uno degli argomenti di chimica da conoscere assolutamente per gli esami d’ammissione.

In questo articolo, i tutor WAU! sono riusciti a sintetizzare in modo semplice ma completo cos’è il coefficiente di van’t Hoff, la sua formula, come usarlo. In più, trovi tanti esempi che ti aiuteranno a capire al meglio l’argomento e a memorizzarlo in tempo per il test di medicina, odontoiatria, professioni sanitarie e veterinaria.

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Il coefficiente di van’t Hoff: cos’è

Il coefficiente di van’t Hoff è detto anche fattore di dissociazione.

La definizione di coefficiente di van’t Hoff è:

coefficiente correttivo usato per calcolare il numero di particelle in una soluzione. Per particelle si intendono molecole e ioni. La soluzione deve contenere elettroliti.

Coefficiente di van’t Hoff: formula

Il coefficiente di van’t Hoff si indica con la lettera ed è pari a:

𝑖 = 1 + 𝛼 (ν − 1)

Dove:

  • α è il grado di dissociazione della sostanza;
  • ν è il numero di ioni portati in soluzione, ovvero il numero di ioni in cui si dissocia una molecola di soluto.

Da cosa dipende il coefficiente di van’t Hoff

È importante sapere da cosa è influenzato il coefficiente di van’t Hoff. Per capirlo, è sufficiente guardare la formula.

Infatti, la variabile che incide sul coefficiente di van’t Hoff è α, ovvero il grado di dissociazione della molecola, che a sua volta è influenzato dalla concentrazione, nel caso di reazioni in fase liquida, dalla pressione e dalla temperatura.

Van’t Hoff

Ma chi è il papà di questo coefficiente così importante?

Si tratta di Jacobus Henricus van ‘t Hoff (1852-1911), chimico olandese, anche premio Nobel per la chimica nel 1901.

J. H. van’t Hoff dimostrò la relazione proporzionale tra pressione osmotica, concentrazione molare e temperatura di una soluzione.

Inoltre, scoprì che il peso molecolare di una sostanza disciolta in una miscela binaria può essere calcolato dalle misure di pressione osmotica. Ma non solo. Applicò i metodi termodinamici alle soluzioni mettendoli in relazioni con gli studi di Pfeffer e Boyle.

proprietà colligative
Innalzamento ebullioscopico e abbassamento crioscopico

Proprietà colligative e coefficiente di van’t Hoff

La natura del solvente e quella del soluto determinano le proprietà chimiche e fisiche delle soluzioni. Quindi, le proprietà colligative o correlate dipendono solo dal numero di particelle effettivamente presenti in soluzione, cioè dalla concentrazione.

Le proprietà colligative delle soluzioni sono:

  • abbassamento della temperatura di solidificazione
  • innalzamento della temperatura di ebollizione
  • abbassamento della pressione di vapore
  • pressione osmotica

In relazione al coefficiente di van’t Hoff, devi sapere che nel caso di soluzioni elettrolitiche, le espressioni dell’innalzamento ebullioscopico Δ Teb e dell’abbassamento crioscopico Δ Tc vanno corrette per il coefficiente di van’t Hoff.

Coefficiente di van’t Hoff: innalzamento ebullioscopico 

Una soluzione bolle a temperatura superiore a quella del solvente puro. L’innalzamento ebullioscopico è proporzionale alla concentrazione. La costante ebullioscopica è un valore costante per ogni solvente.

Δ𝑇eb = 𝐾eb ∙ 𝑚

Se la sostanza disciolta è dissociata in ioni, bisogna introdurre il coefficiente (i) di van’t Hoff che è pari al numero di ioni portati in soluzione dall’elettrolita.

Δ𝑇eb = 𝐾eb ∙ 𝑚 ∙ 𝑖

Coefficiente di van’t Hoff: abbassamento crioscopico

Una soluzione passa allo stato solido a temperatura inferiore a quella del solvente puro. L’abbassamento crioscopico è proporzionale alla concentrazione della soluzione. La costante crioscopica è un valore costante per ogni solvente.

Δ𝑇cr = 𝐾cr ∙ 𝑚

Se la sostanza disciolta è dissociata in ioni, bisogna introdurre il coefficiente (i) di van’t Hoff, calcolato come in precedenza.

Δ𝑇cr = 𝐾cr ∙ 𝑚 ∙ 𝑖

Esempi di coefficiente di van’t Hoff

Per gli elettroliti forti, come gli acidi forti e i sali, il valore del coefficiente di van’t Hoff coincide proprio con ν e sarà pari a:

  • 2 per il cloruro di sodio (NaCl)
  • 3 per l’acido solforico (H₂SO₄)

Invece, per i non elettroliti, sostanze molecolari che non rilasciano ioni in acqua, come per esempio il saccarosio o il glucosio, sarà pari a 1.

Per le sostanze come l’acido acetico, che hanno una parziale dissociazione sarà compreso tra 1 e ν, anche se comunque è tendente a 1.

E ancora, il coefficiente di van’t hoff per il cloruro di calcio (CaCl2) è 3, quindi in questi casi l’osmolarità è il doppio e il triplo della molarità.

Se hai ancora dubbi, guarda questa breve videolezione sul coefficiente di van’t Hoff:

 

Le soluzioni

Infine, un breve cenno sulle soluzioni:

le soluzioni sono miscele costituite da due o più componenti.

Le soluzioni sono fisicamente e chimicamente omogenee: ciò significa che hanno la stessa composizione e le stesse proprietà fisiche in ogni punto.

Per definizione, la soluzione rappresenta una dispersione omogenea in diversi rapporti di due o più specie chimiche, indistinguibili con mezzi ottici. Per esempio, pensa all’aria, che è una miscela gassosa omogenea.

Le soluzioni sono costituite da un solvente nel quale sono disciolti uno o più soluti. Il solvente è il componente presente in quantità relativa maggiore e si presenta nella stessa fase della soluzione.

Le soluzioni possono essere solide, liquide, gassose.

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Immagine in evidenza di Mary Pahlke da Pixabay
Foto nel testo tratta dal manuale di chimica WAU!

Paola Pala

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