Esercizi sulla Legge di Van't Hoff

Esercizi sulla Legge di Van't Hoff Esercizi sulla Legge di Van't Hoff
Esercizi sulla Legge di Van't Hoff

Versione italiana

Esercizi sulla Legge di Van't Hoff

Concetti Chiave

  • Legge di Van't Hoff: Relaziona la variazione della pressione osmotica di una soluzione alla concentrazione del soluto e alla temperatura. Essa è utile per descrivere il comportamento delle soluzioni ideali.

  • Pressione osmotica: La pressione necessaria per fermare il flusso di solvente attraverso una membrana semipermeabile da una soluzione diluita a una soluzione più concentrata.

  • Costante di Van't Hoff: In una soluzione ideale, la pressione osmotica (\PiΠ\Pi) è data dalla formula:

    \Pi = i \cdot C \cdot R \cdot T
    Π=iCRT\Pi = i \cdot C \cdot R \cdot T

    Dove:

    • \PiΠ\Pi = pressione osmotica (in atm)
    • i = fattore di Van't Hoff (numero di particelle in cui il soluto si dissocia)
    • C = concentrazione molare del soluto (in mol/L)
    • R = costante dei gas (0.0821 L·atm/(K·mol))
    • T = temperatura assoluta (in Kelvin)

Esercizi

Esercizio 1: Calcolo della pressione osmotica

Calcola la pressione osmotica di una soluzione contenente 0.5 mol/L di NaCl a 25 °C. Considera che NaCl si dissocia completamente in Na^+Na+Na^+ e Cl^-ClCl^-, quindi i = 2.

Passaggi:

  1. Converti la temperatura in Kelvin:

    T = 25 + 273.15 = 298.15 \, K
    T=25+273.15=298.15KT = 25 + 273.15 = 298.15 \, K
  2. Usa la formula della pressione osmotica:

    \Pi = i \cdot C \cdot R \cdot T
    Π=iCRT\Pi = i \cdot C \cdot R \cdot T
  3. Sostituisci i valori:

    \Pi = 2 \cdot 0.5 \, \text{mol/L} \cdot 0.0821 \, \text{L*atm/(K*mol)} \cdot 298.15 \, K
    Π=20.5mol/L0.0821L*atm/(K*mol)298.15K\Pi = 2 \cdot 0.5 \, \text{mol/L} \cdot 0.0821 \, \text{L*atm/(K*mol)} \cdot 298.15 \, K
  4. Calcola:

    \Pi \approx 24.6 \, \text{atm}
    Π24.6atm\Pi \approx 24.6 \, \text{atm}

Esercizio 2: Determinazione della concentrazione

Se la pressione osmotica di una soluzione è 10 atm a 30 °C e il soluto non si dissocia, qual è la concentrazione molare del soluto?

Passaggi:

  1. Converti la temperatura in Kelvin:

    T = 30 + 273.15 = 303.15 \, K
    T=30+273.15=303.15KT = 30 + 273.15 = 303.15 \, K
  2. Usa la formula della pressione osmotica:

    \Pi = C \cdot R \cdot T \Rightarrow C = \frac{\Pi}{R \cdot T}
    Π=CRTC=ΠRT\Pi = C \cdot R \cdot T \Rightarrow C = \frac{\Pi}{R \cdot T}
  3. Sostituisci i valori:

    C = \frac{10 \, \text{atm}}{0.0821 \, \text{L*atm/(K*mol)} \cdot 303.15 \, K}
    C=10atm0.0821L*atm/(K*mol)303.15KC = \frac{10 \, \text{atm}}{0.0821 \, \text{L*atm/(K*mol)} \cdot 303.15 \, K}
  4. Calcola:

    C \approx 0.39 \, \text{mol/L}
    C0.39mol/LC \approx 0.39 \, \text{mol/L}

English version

Van't Hoff's Law Exercises

Key Concepts

  • Van't Hoff's Law: Relates the change in osmotic pressure of a solution to the concentration of the solute and temperature. It is useful for describing the behavior of ideal solutions.

  • Osmotic Pressure: The pressure required to stop the flow of solvent through a semipermeable membrane from a dilute solution to a more concentrated solution.

  • Van't Hoff constant: In an ideal solution, the osmotic pressure (\PiΠ\Pi) is given by the formula:

\Pi = i \cdot C \cdot R \cdot T
Π=iCRT\Pi = i \cdot C \cdot R \cdot T

Where:

  • \PiΠ\Pi = osmotic pressure (in atm)
  • i = Van't Hoff factor (number of particles into which the solute dissociates)
  • C = molar concentration of the solute (in mol/L)
  • R = gas constant (0.0821 L atm/(K mol))
  • T = absolute temperature (in Kelvin)

Exercises

Exercise 1: Calculating osmotic pressure

Calculate the osmotic pressure of a solution containing 0.5 mol/L of NaCl at 25 °C. Consider that NaCl completely dissociates into Na^+Na+Na^+ and Cl^-ClCl^-, so i = 2.

Steps:

  1. Convert the temperature to Kelvin:
T = 25 + 273.15 = 298.15 \, K
T=25+273.15=298.15KT = 25 + 273.15 = 298.15 \, K
  1. Use the osmotic pressure formula:
\Pi = i \cdot C \cdot R \cdot T
Π=iCRT\Pi = i \cdot C \cdot R \cdot T
  1. Substitute the values:
\Pi = 2 \cdot 0.5 \, \text{mol/L} \cdot 0.0821 \, \text{L*atm/(K*mol)} \cdot 298.15 \, K
Π=20.5mol/L0.0821L*atm/(K*mol)298.15K\Pi = 2 \cdot 0.5 \, \text{mol/L} \cdot 0.0821 \, \text{L*atm/(K*mol)} \cdot 298.15 \, K
  1. Calculate:
\Pi \approx 24.6 \, \text{atm}
Π24.6atm\Pi \approx 24.6 \, \text{atm}

Exercise 2: Determining the concentration

If the osmotic pressure of a solution is 10 atm at 30 °C and the solute does not dissociate, what is the molar concentration of the solute?

Steps:

  1. Convert the temperature to Kelvin:
T = 30 + 273.15 = 303.15 \, K
T=30+273.15=303.15KT = 30 + 273.15 = 303.15 \, K
  1. Use the osmotic pressure formula:
\Pi = C \cdot R \cdot T \Rightarrow C = \frac{\Pi}{R \cdot T}
Π=CRTC=ΠRT\Pi = C \cdot R \cdot T \Rightarrow C = \frac{\Pi}{R \cdot T}
  1. Substitute the values:
C = \frac{10 \, \text{atm}}{0.0821 \, \text{L*atm/(K*mol)} \cdot 303.15 \, K}
C=10atm0.0821L*atm/(K*mol)303.15KC = \frac{10 \, \text{atm}}{0.0821 \, \text{L*atm/(K*mol)} \cdot 303.15 \, K}
  1. Calculate:
C \approx 0.39 \, \text{mol/L}
C0.39mol/LC \approx 0.39 \, \text{mol/L}

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