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Stati di aggregazione della materia. 4 variabili: PressioneVolume Temperaturemoli.

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Presentazione sul tema: "Stati di aggregazione della materia. 4 variabili: PressioneVolume Temperaturemoli."— Transcript della presentazione:

1 Stati di aggregazione della materia

2 4 variabili: PressioneVolume Temperaturemoli

3 Gas perfetto Un gas ideale è costituito da particelle tutte uguali fra loro ed aventi la stessa massa Le particelle si muovono continuamente con un moto rettilineo uniforme in tutte le direzioni possibili e con tutte le velocità possibili Il volume delle particelle è trascurabile rispetto al volume a disposizione Non esistono interazioni di tipo repulsivo ne attrattivo tra le particelle Gli urti fra le particelle sono di tipo elastico Gli urti delle particelle con le pareti del recipiente sono di tipo elastico: da essi dipende la Pressione

4 Gas ideale

5 Leggi dei gas Equazione di stato dei gas perfetti PV=nRT Note 3 variabili, io sono sempre in grado di trovare la 4° R è una costante di proporzionalità che dipende dalle unità di misura scelte per definire pressione e volume

6 Scala della Temperatura

7 Volume molare V=1*0,082*273,16/1= 224,1 dm 3 PV=nRT V=nRT/P Volume molare= volume occupato da una mole di una sostanza alla temperatura di 0°C e di 1 Atm A parità di temperatura, pressione e quantità di sostanza, ogni composto allo stato gassoso occupa lo stesso volume

8 Miscele di gas. Pressione parziale N 2, O 2, CO 2, H 2 O P= P N2 + P O2 + P CO2 + P H2O

9 Equazione di stato in miscele di gas

10 I gas reali I composti in fase gassosa NON sono gas ideali. Esistono sempre tra le molecole delle forze intermolecolari Aumentando la T Diminuendo la Pressione Aumentando il volume Il modello cinetico ci fa capire quando un gas puo’ avvicinarsi alle condizioni di idealità Diminuendo la T,oppure aumentando la Pressione, il sistema si allontana dalla idealità, fino a che il composto non cambia di stato ed il gas diventa un liquido

11 Stato liquido Un liquido e’ caratterizzato da una struttura dinamica, continuamente soggetta a modifiche. I liquidi sono quindi caratterizzati da un ordine a corto raggio, che si contrappone all’ordine a lungo raggio dei cristalli.

12 Stato liquido

13 Modello strutturale dei liquidi Si può considerare un liquido come un sistema in cui zone di ordine si alternano a zone di disordine. Le particelle circondate da altre particelle hanno un comportamento tipico dello stato solido (E cin oscillatoria). Le particelle confinanti con cavità hanno un comportamento tipico dei gas (E cin traslazionale). Per la presenza di cavità, la distanza media tra particelle in un liquido è maggiore che in un solido e quindi l’energia potenziale è maggiore (minore in valore assoluto).

14 Lo stato vetroso Situazione intemedia fra lo stato solido e quello liquido. Liquido caratterizzato da altissima viscosità.

15 Transizioni di stato

16 solidoliquidogas sublimazione brinamento fusione solidificazione condensazione evaporazione

17 Le soluzioni Sistema omogeneo costituito da almeno due componenti Il componente maggioritario e’ solitamente chiamato solvente I componenti in quantita’ minore sono chiamati soluti

18 Le soluzioni Nei nostri esempi i solventi saranno sempre liquidi, mentre i soluti potranno essere, allo stato puro, solidi, liquidi o gassosi.

19 Concentrazione di una soluzione Frazione molare

20 Concentrazione di una soluzione Molarità La concentrazione molare è il rapporto tra la quantità di sostanza disciolta ed il volume della soluzione

21 Concentrazione di una soluzione Molalità La concentrazione molare è il rapporto tra la quantità di sostanza disciolta e la massa di solvente

22 Esercizi 0,250 g di Zn(NO 3 ) 2 sono sciolti in acqua e la soluzione portata a 250 cm 3. Calcolare la molarità dello ione NO 3 - in soluzione

23 Esercizi 10,0 cm 3 di una soluzione di HCl 0,100 M vengono diluiti con 125,0 cm 3 di H 2 O. Calcolare la concentrazione di ioni H + nella soluzione finale.

24 Esercizi HCl concentrato ha una concentrazione molare di 6,08M. Calcolare il volume di HCl concentrato che é necessario prendere per preparare (aggiungendo H 2 O) 500 cm 3 di una soluzione di HCl in concentrazione 1,00 M.

25 densità Rapporto tra massa e volume della soluzione La densità permette dicorrelare la C M e la C m

26 Esercizi H 2 SO 4 concentrato é una soluzine acquosa al 96% in peso, con densità d=1,835 gcm -3 (Kg dm -3 ). Calcolare la molarità della soluzione

27 solubilità La massima quantità di soluto che si può sciogliere in una quantità definita si solvente La solubilità di ogni composto è costante a Temperatura costante

28 Solubilità di alcuni sali F-F- Cl - I-I- SO 4 2- CO 3 2- Li + 0,1015,0212,322,370,20 Na + 1,006,4112,270,330,66 K+K+ 15,884,657,680,708,1 Mg 2+ 1,2x ,965,322,161,2x10 -3 Ca 2+ 2,9x ,717,111,5x ,3x10 -4 Sr 2+ 7,0x ,394,846,0x ,66 Ba 2+ 6,8x ,804,349,0x ,0x10 -4 Mol kg -1 di solvente

29 Esercizi Calcolare la massima quantità di NaCl che si puo’ sciogliere in 500 cm 3 di soluzione Calcolare la massima quantità di CaSO 4 che si puo’ sciogliere in 500 cm 3 di soluzione

30 Solubilità in vari solventi H2OH2OC 2 H 5 OHC6H6C6H6 LiCl 15,020,59- NH 4 Cl 6,905,5x I2I2 1,1x ,050,64 C 10 H 8 2,3x ,6310,01 Mol kg -1 di solvente

31 Solubilità in vari solventi H2OH2OC 2 H 5 OHC6H6C6H6 LiCl 15,020,59- NH 4 Cl 6,905,5x I2I2 1,1x ,050,64 C 10 H 8 2,3x ,6310,01 Mol kg -1 di solvente Gli effetti di solvatazione dipendono dalla polarità del solvente. Se il solvente non è polare l’effetto di solvatazione è trascurabile, di consequenza i composti ionici non sono solubile

32 Solubilità in vari solventi H2OH2OC 2 H 5 OHC6H6C6H6 LiCl 15,020,59- NH 4 Cl 6,905,5x I2I2 1,1x ,050,64 C 10 H 8 2,3x ,6310,01 Mol kg -1 di solvente Le interazioni intermolecolari sono dovute a forze di Van der Waals (polarizzabilità). Se il solvente ha caratteristiche simili a quelle del soluto, allora le interazioni soluto-solvente sono dello stesso ordine di quelle soluto-soluto, e quindi il solido è solubile

33 Solubilizzazione e solvatazione Le molecole di solvente, che sono dipoli, interagiscono con gli ioni alla superficie del cristallo. Questo indebolisce il legame tra gli ioni del cristallo Cationi ed anioni attraggono il solvente ciascuno secondo la propria carica solubilizzazione

34 Solubilizzazione e solvatazione L’ interazione tra gli ioni in soluzione è molto minore rispetto allo stato solido perché la presenza delle molecole di acqua diminuisce l’interazione coulombiana. La costante dielettrica di H 2 O è 80, quella del vuoto è 1. Gli ioni si coordinano a delle molecole di solvente. Tali complessi possono a volte essere isolati anche in forma cristallina solvatazione

35 Solubilità e legame ad idrogeno

36 Solubilità dei gas Il disordine del gas è minore quando il gas è disciolto in un liquido. Quindi il contributo entropico alla solubilizzazione del gas è NEGATIVO La solubilità di un gas è MAGGIORE a Temperatura MINORE La solubilità di un gas è MAGGIORE all’aumentare della polarizzabilità. Tanto piu’ un gas è “ideale” tanto meno è solubile Domanda: piu’ solubile He o Rn? CO 2 o O 2 ? NH 3 !

37 Il Principio di La Chatelier-Braun Un sistema all’equilibrio reagisce ad un cambiamento in modo tale da opporvisi, o comunque da minimizzare gli effetti di quel cambiamento Consequenze sulla solubilità?

38 Soluzione satura Si definisce soluzione satura una soluzione in cui il soluto disciolto in un solvente è in equilibrio con il soluto puro. Si dice anche che si è in presenza di Corpo di fondo Aumentando la temperatura, che succede?

39 Se aumento la temperatura, il sistema si sposta verso la situazione dove il sistema assorbe calore Soluzione satura Solubilizzazione endoentalpica KClK + +Cl - -Q p Se aumento la temperatura, il sistema si sposta verso la situazione dove il sistema assorbe calore


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