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Termodinamica Chimica Grandezze Molari Parziali Universita degli Studi dellInsubria Corsi di Laurea in Scienze Chimiche e Chimica Industriale

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Presentazione sul tema: "Termodinamica Chimica Grandezze Molari Parziali Universita degli Studi dellInsubria Corsi di Laurea in Scienze Chimiche e Chimica Industriale"— Transcript della presentazione:

1 Termodinamica Chimica Grandezze Molari Parziali Universita degli Studi dellInsubria Corsi di Laurea in Scienze Chimiche e Chimica Industriale

2 Grandezze Molari Parziali

3 © Dario Bressanini3 Grandezze Parziali Dovendo considerare miscele di sostanze, abbiamo bisogno di estendere il trattamento termodinamico delle miscele Dovendo considerare miscele di sostanze, abbiamo bisogno di estendere il trattamento termodinamico delle miscele Per una miscela di gas ideali, avevamo definito le pressioni parziali Per una miscela di gas ideali, avevamo definito le pressioni parziali p i = n i RT/V p i = n i RT/V Con due gas, ad esempio, la pressione totale e Con due gas, ad esempio, la pressione totale e p tot = p 1 + p 2 = n 1 RT/V + n 2 RT/V = (n 1+ n 2 ) RT/V p tot = p 1 + p 2 = n 1 RT/V + n 2 RT/V = (n 1+ n 2 ) RT/V Vediamo come possiamo generalizzare Vediamo come possiamo generalizzare

4 © Dario Bressanini4 Volumi Parziali Trattando dei liquidi, e piu comodo ragionare in termini di volumi invece che di pressioni. Trattando dei liquidi, e piu comodo ragionare in termini di volumi invece che di pressioni. Per una miscela di gas ideali, possiamo definire i volumi parziali Per una miscela di gas ideali, possiamo definire i volumi parziali V i = n i RT/p (p = p tot ) V i = n i RT/p (p = p tot ) Con due gas, ad esempio, il volume totale e Con due gas, ad esempio, il volume totale e V tot = V 1 + V 2 = n 1 RT/p + n 2 RT/p = (n 1+ n 2 ) RT/p V tot = V 1 + V 2 = n 1 RT/p + n 2 RT/p = (n 1+ n 2 ) RT/p

5 © Dario Bressanini5 Quiz Miscelando volumi diversi di gas ideali alla stessa temperatura e pressione, il volume totale e la somma dei volumi parziali. Miscelando volumi diversi di gas ideali alla stessa temperatura e pressione, il volume totale e la somma dei volumi parziali. Questo e vero anche miscelando due sostanze qualsiasi? I volumi si sommano? Questo e vero anche miscelando due sostanze qualsiasi? I volumi si sommano? NO! Cosa succede quando aggiungete due cucchiaini di zucchero ad una tazzina di caffe? E se aggiungete delle monetine?

6 © Dario Bressanini6 Volumi Molari Parziali Immaginiamo di aggiungere 1 mole di H 2 O ad un serbatoio di acqua a 25 °C. Immaginiamo di aggiungere 1 mole di H 2 O ad un serbatoio di acqua a 25 °C. Il volume aumenta di 18 cm 3 Il volume aumenta di 18 cm 3 Tuttavia, se aggiungiamo 1 mole di H 2 O ad un serbatoio di Etanolo, il volume aumenta di soli 14 cm 3 Tuttavia, se aggiungiamo 1 mole di H 2 O ad un serbatoio di Etanolo, il volume aumenta di soli 14 cm 3 La spiegazione risiede nella diversa solvatazione delle molecole. La spiegazione risiede nella diversa solvatazione delle molecole.

7 © Dario Bressanini7 Volumi Molari Parziali Consideriamo solo due componenti Consideriamo solo due componenti Aggiungendo una sostanza A ad una miscela, il Volume Totale non aumenta in modo lineare (e puo anche diminuire) Aggiungendo una sostanza A ad una miscela, il Volume Totale non aumenta in modo lineare (e puo anche diminuire) Definiamo il Volume Parziale Molare: Definiamo il Volume Parziale Molare:

8 © Dario Bressanini8 Volumi Molari Parziali Il Volume Parziale Molare di una sostanza A in una miscela, e la variazione di volume per mole di A aggiunta ad un grande volume della miscela Il Volume Parziale Molare di una sostanza A in una miscela, e la variazione di volume per mole di A aggiunta ad un grande volume della miscela I Volumi Parziali Molari possono essere negativi (ex. MgSO 4 + H 2 O) I Volumi Parziali Molari possono essere negativi (ex. MgSO 4 + H 2 O)

9 © Dario Bressanini9 Volumi Molari Parziali Per due componenti, tenendo costanti p e T il volume totale e funzione di n A e n B : V(n A,n B ) Per due componenti, tenendo costanti p e T il volume totale e funzione di n A e n B : V(n A,n B ) La variazione infinitesima e (a p e T costanti) La variazione infinitesima e (a p e T costanti)

10 © Dario Bressanini10 Volumi Molari Parziali Consideriamo una miscela di due gas ideali Consideriamo una miscela di due gas ideali V = n A RT/p + n B RT/p V = n A RT/p + n B RT/p V A = RT/p V B = RT/p V A = RT/p V B = RT/p Questa relazione e vera in generale, non solo per dei gas ideali

11 Potenziale Chimico

12 © Dario Bressanini12 Consideriamo il numero di moli una quantita variabile. Consideriamo il numero di moli una quantita variabile. Definiamo il potenziale chimico Definiamo il potenziale chimico Il Potenziale Chimico Dato che G = n G m, per una sostanza pura Dato che G = n G m, per una sostanza pura

13 © Dario Bressanini13 Il Potenziale Chimico Per una sostanza pura = G m Per una sostanza pura = G m Definiamo il potenziale chimico standard Definiamo il potenziale chimico standard °= (T, 1 bar) °= (T, 1 bar) Per un gas ideale possiamo scrivere Per un gas ideale possiamo scrivere Ricordatevi che p si intende p/1 bar Ricordatevi che p si intende p/1 bar

14 © Dario Bressanini14 Energia di Gibbs Molare Parziale Il Concetto di grandezza molare parziale puo venire esteso a tutte le funzioni termodinamiche Il Concetto di grandezza molare parziale puo venire esteso a tutte le funzioni termodinamiche Ad esempio, definiamo il potenziale chimico in una miscela come lenergia di Gibbs Molare Parziale Ad esempio, definiamo il potenziale chimico in una miscela come lenergia di Gibbs Molare Parziale

15 © Dario Bressanini15 Significato del Potenziale Chimico Considerando la variazione di composizione, lenergia di Gibbs e Considerando la variazione di composizione, lenergia di Gibbs e A concentrazione fissa A p e T costanti Equazione fondamentale della Termodinamica Chimica

16 © Dario Bressanini16 Significato del Potenziale Chimico Poiche U = G –pV + TS Poiche U = G –pV + TS

17 © Dario Bressanini17 Equazione di Gibbs-Duhem Poniamoci a T e p costanti: Poniamoci a T e p costanti: Tuttavia, in questa condizioni Tuttavia, in questa condizioni Equazione di Gibbs-Duhem Il potenziale chimico dei componenti non puo variare indipendentemente

18 © Dario Bressanini18 Termodinamica del Mescolamento Consideriamo due gas ideali in due recipienti, alla stessa temperatura e pressione Consideriamo due gas ideali in due recipienti, alla stessa temperatura e pressione mescoliamo

19 © Dario Bressanini19 Termodinamica del Mescolamento Dopo il mescolamento le pressioni parziali saranno p A e p B Dopo il mescolamento le pressioni parziali saranno p A e p B p = p A + p B

20 © Dario Bressanini20 Termodinamica del Mescolamento Il mescolamento e spontaneo Il mescolamento e spontaneo

21 © Dario Bressanini21 Entalpia di Mescolamento Poiche a T e p costanti, G = H –T S Poiche a T e p costanti, G = H –T S Sostituendo le espressioni precedenti, notiamo che per un gas ideale H = 0 Sostituendo le espressioni precedenti, notiamo che per un gas ideale H = 0 Per dei gas ideali, il processo di mescolamento e dovuto allaumento di entropia. Per dei gas ideali, il processo di mescolamento e dovuto allaumento di entropia.

22 The End


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