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Lezione 5. Quanti cc di Coca-Cola sono contenuti in una lattina? Quanti cl? Quanti ml? Quanti dl? Quanti l? 33…? 330 cc 33 cl 330 ml 3,3 dl 0,33 l.

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1 Lezione 5

2 Quanti cc di Coca-Cola sono contenuti in una lattina? Quanti cl? Quanti ml? Quanti dl? Quanti l? 33…? 330 cc 33 cl 330 ml 3,3 dl 0,33 l

3 Volumi e pesi Se considero lacqua a 4°C e 1 atm: 1 m 3 1 ton 1 dm 3 = 1 L (1 l)1 kg 1 cm 3 = 1 cc = 1 ml1 g 1 mm 3 = 1 l = 1 ppm di 1 L1 mg 1 m 3 = 1 nl = 1 ppm di 1 ml 1 g Nota: 1 ppm = 1 parte per milione (1/10 6 ) = 1 micro… 1 L/100 = 1 cl10 g

4 Condizioni di Temperatura e Pressione Standard (TPS) Condizioni standard o condizioni normali (c.n.) P = 1 atmT = 0°C Condizioni ambientali P = 1 atmT = 25°C In c.n. 1 mole di gas ideale occupa un volume = 22,414 L

5 Equazione di stato dei gas ideali P · V = n · R · T Legge di Boyle: P · V = costante Legge di Charles:V/T =costante Legge di Gay-Lussac:P/T = costante R = 8,314 J/(mol · K)(S.I.) R = 0,082 (atm · L)/(mol · K) n = numero di moli T = temperatura espressa in kelvin R = costante universale dei gas Ricavare i valori di R Nota: I gas reali si avvicinano all'ideale sotto condizioni di bassa densità o alta temperatura (lontani dalla liquefazione). sistema 1 sistema 2

6 Un idrocarburo è costituito da 92,3% in peso di carbonio. Sapendo che 12 g di questo composto alla temperatura di 130°C e 745 torr non dissociandosi occupa un volume di 5187 cc, determinare la formula bruta e la formula molecolare dellidrocarburo. Come varia la pressione allinterno di una bombola se raddoppio la temperatura passando da 5 a 10°C? Un pallone meteorologico pieno di elio ha un volume di 1 · 10 4 L ad 1 atm e 30°C. Salendo raggiunge unaltezza a cui si ha una pressione di 0,6 atm ed una temperatura di –20°C. Che valore raggiunge il volume del pallone? Si assuma che la pressione interna del pallone sia uguale a quella esterna. Un gas velenoso è contenuto in un recipiente a 20°C ed una pressione di 1,47 atm. Sapendo che la pressione ambiente è di 0,96 atm, a quale temperatura devo raffreddare il gas per esser sicuro non esca? 1,39 · 10 4 L T < -82°C Aumenta di poco CH C 6 H 6

7 percentuale molare = frazione molare 100 Grandezza impiegata per esprimere la concentrazione di una specie chimica in una miscela omogenea (sia liquida, sia solida o sia gassosa). La frazione molare della specie i ( i ) in una miscela è il rapporto tra il numero di moli (molecole) di i (n i ) e il numero totale di moli (molecole) presenti nella miscela (n t ) Frazione (percentuale) molare Nel caso ad esempio la miscela contenga z specie chimiche differenti: n t = n 1 + n 2 + … + n i + … n z Nota: Nel caso di miscele di gas ideali, a parità di pressione e temperatura frazione (percentuale) molare = frazione (percentuale) volumica.

8 Composizione approssimata dellaria secca Gas Percentuale volumica azoto N 2 78% ossigeno O 2 21% argon Ar1% trascurando Ar… Gas Percentuale volumica azoto N 2 79% ossigeno O 2 21% Nella miscela omogenea aria secca le frazioni molari (uguali a quella volumiche) delle varie specie sono: N2 = 78/100= 0,78 O2 = 21/100= 0,21 Ar = 1/100= 0,01

9 Nel caso ad esempio dellaria secca, considerando un campione di 100 molecole, dalla composizione percentuale ricavo: È la somma dei pesi molecolari di tutte le molecole di un campione, diviso per il numero totale di molecole dello stesso campione. Se una miscela contiene un totale di n moli di specie chimiche differenti, posso pensare di sostituirla con un ugual numero n di moli di una specie chimica fittizia avente come peso molecolare il peso molecolare medio. Peso Molecolare Medio (numerico)

10 Pressione parziale La pressione parziale di un gas in una miscela è la pressione che avrebbe quel gas se occupasse da solo tutto il volume a disposizione p i = i · P dove P rappresenta la pressione totale della miscela. Ad esempio, nellaria secca a pressione ambientale ho: p O2 = 0,21 · 1 atm = 0,21 atm

11 Legge delle pressioni parziali o legge di Dalton La pressione totale esercitata da una miscela ideale di gas ideali è uguale alla somma delle pressioni parziali dei gas che la compongono La pressione P di una miscela di n gas può essere definita come la somma P = p 1 + p p n dove p 1, p 2, p n rappresentano le pressioni parziali di ogni componente. Nel caso dellaria secca a pressione ambientale ho: 1 atm = 0,78 atm + 0,21 atm + 0,01 atm

12 In un recipiente da 6 L vengono messi 2 L di O 2 a 3 atm, 0,6 L di CO 2 a 5 atm e 1,8 L di N 2 a 5 atm. Quale è la pressione dentro il recipiente? Considerando una mongolfiera sferica di raggio 12,0 metri, si calcoli la sua forza ascensionale sapendo che la pressione (esterna ed interna) vale 1,00 atm, che la temperatura esterna vale 10°C e che quella interna vale 70°C. Quanti litri di CO 2 ottengo bruciando 35 L di CH 4 ? 3 atm N 35 L 0,463 L 7,28 atm Quanti litri di soluzione acquosa di acido nitrico al 10% in peso (ρ = 1,05 g/cm 3 sono necessari per avere 5 litri di gas a 30°C e 0,96 atm ? Considerare la reazione 3Cu +8HNO 3 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O In un recipiente vuoto da 100 L a 950°C introduco 200 g di ossalato di calcio, 100 g di O 2 e 50 g di N 2. Trascurando il volume dei solidi calcolare la pressione finale supponendo che tutto il sale si decomponga: CaC 2 O 4 (s) CaO (s) + CO 2 + CO Suppongo inoltre che tutto il CO reagisca poi completamente: CO + O 2 CO 2


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