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I liquidi e loro proprietà. Stati di aggregazione e forze intermolecolari Le interazioni intermolecolari determinano le proprietà fisiche della materia,

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Presentazione sul tema: "I liquidi e loro proprietà. Stati di aggregazione e forze intermolecolari Le interazioni intermolecolari determinano le proprietà fisiche della materia,"— Transcript della presentazione:

1 I liquidi e loro proprietà

2 Stati di aggregazione e forze intermolecolari Le interazioni intermolecolari determinano le proprietà fisiche della materia, come: -lo stato di aggregazione (solido, liquido e gas) -Il punto di fusione -Il punto di ebollizione

3 I Liquidi e loro caratteristiche non possiedono una propria forma non sono comprimibili e hanno quindi un volume proprio L’energia cinetica e l’energia potenziale sono paragonabili tra di loro (E cinet ~ E potenz ) Le caratteristiche peculiiari dei liquidi sono: viscosità/fluidità; tensione superficiale e tensione di vapore

4 Viscosità e fluidità La viscosità: rappresenta la resistenza opposta da un liquido allo scorrimento, come conseguenza della presenza di forze di coesione intermolecolari. Esse dipendono dalle simmetrie simmetrie strutturali e dalle dimensioni delle molecole che compongono il fluido:  Liquidi composti da molecole piccole ed asimmetriche sono poco viscosi  Liquidi composti da molecole grandi ed simmetriche sono molto viscosi La fluidità: rappresenta la capacità delle particelle di scorrere le une sulle altre sotto l’azione di forze esterne

5 La tensione superficiale è una proprietà dei fluidi che opera lungo la superficie di separazione (interfaccia) tra il fluido stesso ed un materiale di un'altra natura, ad esempio un solido, un liquido o un gas. Dal punto di vista termodinamico può essere definita come il lavoro per unità di area richiesto per formare una nuova superficie.fluidiinterfacciasolidoliquido gas Forte forza intermolecolare Alta tensione superficiale Tensione superficiale

6 Proprietà dei Liquidi Le azioni attrattive tra le molecole di un liquido (le forze di coesione) fanno sì che le molecole dello strato superficiale siano soggette ad una forza risultante non nulla che tende a farle spostare verso l'interno; esse pertanto tendono a sfuggire dalla superficie limite del liquido e di conseguenza questa tende ad assumere l’estensione minima possibile (in assenza di altre forze, la superficie minima, è quella sferica).molecole Coesione

7 non è più sufficiente considerare le sole forze di coesione, in quanto la presenza di un altro corpo ha influenza sui valori della tensione, nel senso che le molecole di questo svolgono anch'esse delle azioni (le forze di adesione) sulle molecole dello strato superficiale del liquido. Proprietà dei Liquidi Adesione

8 Liquido Vapore energia delle molecole sulla superficie frazione di molecole  H evap. L’evaporazione è un fenomeno che avviene sulla superficie di separazione. Tensione di vapore

9 Il numero di particelle che dal liquido tendono a passare alla fase gassosa dipende anche dal numero delle particelle presenti nell’unità di volume Osservazione

10  Temperature di Ebollizione ad 1 atm

11 LO STATO SOLIDO Caratteristiche e proprietà dei solidi: 11 Incompressibilità Elevato grado di ordine e rigidità Forma definita Alta energia potenziale, bassa energia cinetica

12 Solidi Solidi cristallini  particelle disposte regolarmente nello spazio  isotropia  punto di fusione ben definito Solidi amorfi  Disposizione disordinata delle particelle  anisotropia  punto di fusione non ben definito  I solidi amorfi sono in realtà dei liquidi ad elevata viscosità 12

13 CLASSIFICAZIONE DEI SOLIDI CRISTALLINI IN BASE AL TIPO DI LEGAME 13 - Solidi ionici - Solidi covalenti molecolari - Solidi covalenti macromolecolari - Solidi metallici

14 14 I solidi sono quindi corpi rigidi in cui le particelle che li costituiscono occupano posizioni stabili e regolari che costituiscono i nodi del reticolo cristallino Cella elementare: è la più piccola unità ripetitiva di una struttura cristallina in 3D che mostra l’intera simmetria della struttura” La cella elementare è una scatola con: 3 lati - a, b, c 3 angoli - , , 

15 15 Celle elementari Sette forme di celle elementari Cubicaa=b=c  =  =  =90° Tetragonalea=b  c  =  =  =90° Ortorombicaa  b  c  =  =  =90° Monoclinicaa  b  c  =  =90°,   90° Triclinicaa  b  c     90° Esagonalea=b  c  =  =90°,  =120° Romboedricaa=b=c  =  =  90°

16 16 Celle Cubiche

17 Caratteristiche dei solidi ionici Temperatura di fusione relativamente alta dovuta al legame ionico forte Fragilità alla trazione Sfaldamento diagonale rispetto ai piani reticolari: i piani diagonali contenenti tutti atomi con carica dello stesso segno. Solubili in acqua Allo stato fuso ed in soluzione acquosa conducono la corrente elettrica: deriva dalla presenza degli ioni liberi quando il reticolo viene demolito. 17 Nel reticolo cristallino dei solidi ionici si alternano, con regolarità, ioni positivi e negativi Esempi: Cloruro di sodio

18 Caratteristiche dei solidi covalenti molecolari Temperatura di fusione bassa Scarsa durezza Alta tensione di vapore Non conducono corrente elettrica in quanto sono costituiti da molecole neutre 18 Nei nodi del reticolo cristallino dei solidi molecolari sono presenti molecole legate con deboli legami intermolecolari Esempi: ghiaccio,CO 2 solida, iodio

19 Caratteristiche dei solidi covalenti macromolecolari Temperatura di fusione molto alta In generale grande durezza Isolanti o semiconduttori Insolubili in acqua 19 Nei nodi del reticolo cristallino dei solidi covalenti sono presenti gli atomi legati con legame covalente Gli elementi che tendono a formare questi solidi sono quelli che appartengono al IV gruppo: Si, C.

20 20 Cella elementare del diamante d C-C = 154 pm d (diamante) = 3.52 g/cm 3 (sistema cubico)

21 21 Struttura della grafite (sistema esagonale) 340 pm d (grafite) = 2.25 g/cm 3 d C-C = 142 pm

22 22

23 23 Fullereni C 60 I fullereni sono strutturalmente simili alla grafite, la quale si costituisce di anelli esagonali collegati tra loro su un piano, ma si differenziano per alcuni anelli di forma pentagonale (o a volte ettagonale) che impediscono una struttura planare

24 24 Grafene e Nanotubi Grafene costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio (avente cioè uno spessore equivalente alle dimensioni di un solo atomo). formato da soli esagoni, mentre le strutture di chiusura sono formate da esagoni e pentagoni, esattamente come i fullereni Nanotubo

25 Solidi metallici e legame metallico 25 Nei nodi del reticolo cristallino dei solidi metallici sono presenti ioni positivi legati da legame metallico. Il reticolo è avvolto dalla nuvola elettronica I Metalli trattengono gli elettroni nella loro sfera di valenza molto debolmente. Di conseguenza gli elettroni sono liberi di muoversi nel solido Sono ioni positivi (cationi) fluttuanti in un mare di elettroni. Metalli conducono elettrcità. Legame metallico Esempi: sodio, ferro, rame

26 26 …a livello atomico… Nella struttura cristallina dei metalli, gli elettroni + esterni sono meno legati al nucleo, e il moto di agitazione termica fornisce loro energia sufficiente per staccarsi dall’atomo e muoversi liberamente nel reticolo cristallino Gli atomi sono quindi ioni, tra i quali vagano in modo disordinato gli elettroni, come un gas, che viene quindi chiamato mare di Fermi

27 27 Proprietà dei solidi metallici Temperatura di fusione generalmente alta Elevata densità Buona conducibilità termica ed elettrica Lucentezza al taglio Elevata malleabilità e duttilità (vengono facilmente ridotti in lamine e fili metallici) Tutte queste proprietà possono essere spiegate in termini di mobilità degli elettroni di valenza

28 28  La malleabilità e duttilità si deve alla struttura del reticolo cristallino dei metalli; tirando o piegando il reticolo infatti le forze che legano i vari ioni e la nuvola che li avvolge rimangono invariate.  Le alte temperature di fusione sono una conseguenza della forza del legame metallico che rende il reticolo difficile da rompere. Forza

29 29 I conduttori metallici I metalli sono ottimi conduttori di elettricità poiché al loro interno vi sono moltissimi elettroni liberi di muoversi Quando sono sottoposti ad un campo elettrico essi si muovono verso i punti a potenziale + alto generando una corrente elettrica Gli elettroni liberi del metallo si chiamano elettroni di conduzione


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