Lo stato liquido - I liquidi hanno un volume proprio ma non hanno forma propria presentano ordine a “corto raggio” e disordine a “lungo raggio” hanno, di solito, densità minore (di poco) rispetto ai solidi sono poco comprimibili si espandono (di poco) per innalzamento della temperatura diffondono (lentamente) l’uno nell’altro sono isotropi: presentano proprietà fisiche uguali in tutte le direzioni presentano una viscosità (resistenza che il liquido incontra al flusso) che dipende dalla massa molare e dalla forma delle molecole costituenti tendono ad assumere la minore area superficiale possibile - bagnano la superficie con cui sono messi a contatto, quando le forze di coesione intermolecolari sono minori di quelle di adesione (interazione con la superficie); non bagnano le superfici, quando le forze di coesione sono maggiori di quelle di adesione.

Tensione superficiale Tensione superficiale: energia che bisogna spendere per aumentare la superficie di un liquido di una quantità unitaria (J/m2). Diminuisce all’aumentare di T.

I passaggi di stato

I passaggi di stato Se i due passaggi di stato (condensazione ed ebollizione) avvengono alle stesse condizioni di pressione, la temperatura di condensazione è uguale alla temperatura di ebollizione. Se i due passaggi di stato (solidificazione e fusione) avvengono alle stesse condizioni di pressione, la temperatura di solidificazione è uguale alla temperatura di fusione.

In un liquido non tutte le molecole hanno la stessa energia cinetica Evaporazione e tensione di vapore In un liquido non tutte le molecole hanno la stessa energia cinetica evaporazione condensazione molecole in grado di evaporare (dalla superficie)

pressione del vapore in equilibrio col suo liquido Tensione di vapore ↓ pressione del vapore in equilibrio col suo liquido

Entalpia molare di evaporazione (Hvap) Energia che occorre fornire a una mole di liquido perché evapori alla temperatura di ebollizione normale (kJ/mol) Processo endotermico (H > 0) Condensazione: conversione di un vapore in un liquido Hcond = -Hvap Processo esotermico (H < 0)

La tensione di vapore dipende dalla natura del liquido e dalla T: Quando un liquido evapora in presenza di altri gas, la pressione della fase gassosa risultante è la somma delle pressioni parziali dei diversi gas (es. acqua che evapora all’aria: Pgas= Pgas aria + PH2O).

Ebollizione e tensione di vapore Ebollizione di un liquido Ebollizione e tensione di vapore Perché in montagna l’acqua bolle prima e il cibo cuoce più lentamente? Perché nella pentola a pressione il cibo cuoce prima?

Se si aumenta il riscaldamento di un liquido in ebollizione, aumenta la velocità con cui il liquido bolle ma non la T di ebollizione La T di ebollizione aumenta e diminuisce rispettivamente con l’aumentare e con il diminuire della pressione esterna Distillazione a pressione ridotta: molti prodotti alimentari vengono concentrati facendo evaporare l’acqua a bassa pressione (P= 9,2 torr, Teb = 10°C), per evitare la degradazione termica di tali prodotti.

Fasi della Materia I cambiamenti di fase richiedono energia per vincere le forze intermolecolari

Diagrammi di Fase Liquido Solido Gas Un diagramma di fase mostra le fasi di una sostanza presenti ad una certa pressione e temperatura GAS O°C 100°C 1atm Solido Liquido Gas LIQUIDO SOLIDO

Diagramma di stato Rappresentazione dei campi di stabilità delle varie fasi di una sostanza in funzione di P e T.

La curva di equilibrio liquido-gas mostra la dipendenza da T della tensione di vapore. La curva di equilibrio solido-liquido rappresenta la dipendenza della temperatura di fusione dalla pressione esercitata sul sistema. La curva di equilibrio solido-gas mostra la dipendenza della tensione di vapore del solido da T. Punto triplo = esiste un solo punto in cui le tre fasi coesistono.

Diagramma di stato di H2O La pendenza negativa della curva di equilibrio solido-liquido è una conseguenza del minor volume occupato dal liquido rispetto al solido, per effetto dei legami a idrogeno.

Diagramma di stato di CO2 Pendenza positiva per la curva solido-liquido. Qui il punto triplo si trova ad una pressione > di quella atmosferica.

Diagramma di stato dell'acqua e di una sua soluzione di un soluto poco volatile Innalzamento ebullioscopico e abbassamento crioscopico: non dipendono dalla natura del soluto ma solo dal numero di particelle presenti in una certa massa di solvente. DTeb= Keb Cm                   DTcr= Kcr Cm Keb = costante ebullioscopica molale      Kcr = costante crioscopica molale