I liquidi e loro proprietà

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 (Ecinet ~ Epotenz) Le caratteristiche peculiari dei liquidi sono: viscosità/fluidità; tensione superficiale e tensione di vapore

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 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

Viscosità la viscosità di una sostanza diminuisce all’aumentare della temperatura

Tensione superficiale I liquidi pur non avendo una forma propria stabile, di norma tendono ad assumere una forma sferica. La proprietà che nei liquidi favorisce questo tipo tipo di forma è la tensione superficiale. Una molecola all’interno del liquido è completamente circondata da altre molecole: la sommatoria di tutte le forze esercitate su di essa si annullano. Viceversa sulla superficie del liquido, la forza risultante è diversa da zero. In particolare le particelle di liquido più superficiali risentiranno di un’attrazione verso il basso A causa di quesa attrazione verso il basso, il liquido tende ad assumere una forma tale da minimizzare la superficie esposta. La forma sferica è quella con minor superficie esposta.

Tensione superficiale Forze di coesione: Azione attrattiva tra le molecole di un liquido. Tali forze fanno sì che le molecole dello strato superficiale siano soggette ad una forza risultante non nulla che tende a farle spostare verso l'interno. La superficie del liquido tende ad assumere l’estensione minima possibile (in assenza di altre forze, la superficie minima, è quella sferica). Du Nouy ring

Fenomeni di capillarità Una conseguenza della tensione superficiale sono i fenomeni di capillarità, ovvero la capacità di un liquido di innalzarsi in un tubo capillare

Tensione superficiale Coesione Menisco convesso Le forze di coesione tra le molecole di mercurio sono più forti di quelle di adesione con il vetro Adesione Menisco concavo Le forze di adesione tra le molecole di acqua ed il vetro sono più forti di quelle di coesione

Tensione di vapore Le molecole di liquido sufficientemente veloci, vincendo le forze attrattive possono lasciare la superficie del liquido passando allo stato gassoso. Questo fenomeno è definito evaporazione e, rappresenta il passaggio allo stato gassoso di una sostanza al di sotto della sua temperatura di ebollizione. La tendenza delle particelle che dallo stato liquido tendono a passare alla fase gassosa è definita tensione di vapore. Essa dipende anche dal numero delle particelle presenti nell’unità di volume

Tensione di vapore- Evaporazione energia delle molecole sulla superficie frazione di molecole Hevap. Liquido Vapore L’evaporazione è un fenomeno che avviene sulla superficie di separazione.

Dipendenza della tensione di vapore dalla temperatura All’aumentare della temperatura, aumenta il numero di particelle che hanno energia sufficiente per vincere le forze attrattive del liquido: ciò determina un aumento della tensione di vapore del liquido.

Misura della tensione di vapore Figura 13-12 Misura della tensione di vapore di un liquido ad una data temperatura.

Tensione di vapore: funzione delle forze Figura 13-13 Curve delle tensioni di vapore dei liquidi riportati in Tabella 13-4.

Passaggi di stato Trasformazioni delle sostanze: - Fisiche: reversibili - Chimiche: permanenti

Passaggi di stato Trasformazioni tra due o più stati fisici della materia sono chiamati passaggi di stato brinamento

Esempio di sublimazione Figura 13-16 La sublimazione può essere usata per la purificazione di sostanze solide volatili. Esempio di sublimazione

Processo fusione - evaporazione 1 2 Energia Termica Energia Termica liquido solido Fusione: i legami man mano si rompono e il solido si trasforma in liquido Evaporazione: l’energia cinetica associata alle particelle aumenta, alcune molecole vincono le forze di coesione e passano allo stato vapore

Curva di riscaldamento La curva di riscaldamento è un grafico che a «pressione costante» riporta la variazione di temperatura di una qualsiasi sostanza solida pura sottopasta a riscaldamento in funzione del tempo di riscaldamento P= costante H2O T critica gas solido solido+liq liquido liquido+ vapore vapore Calore latente di evaporazione Temperatura Calore latente di fusione T fusione T ebollizione

Durante una qualunque trasformazione di fase, la temperatura si mantiene costante. Equilibrio tra fasi

Curva di raffreddamento H2O vapore vapore+liq liquido liq +solido solido Calore latente di condensazione Calore latente di solidificazione T condensazione T solidificazione Non dipendono dalla massa di sostanza. Una massa maggiore farebbe solo allungare le soste termiche T condensazione = T evaporazione T solidificazione = T fusione

Liquefazione di un gas reale Nei tratti: C1---B1 C2---B2 C3---B3 Coesistono lo stato liquido-vapore Equilibrio liquido-vapore

Diagrammi di fase Un diagramma di fase descrive le condizioni di pressione e temperatura alle quali una sostanza esiste come solido, liquido, o gas.

Il benzene solido e l’acqua. Proprietà dell’acqua

Diagramma di fase La curva di equilibrio liquido-vapore mostra una dipendenza della tensione di vapore dalla Temperatura 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 dalla Temperatura La pressione tende a favorire il passaggio di stato verso la fase che occupa il minor volume

Figura 13-18 Alcuni esempi di diagrammi di stato.