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

Volumi e pesi Se considero l’acqua a 4°C e 1 atm: 1 m3 1 ton 1 dm3 = 1 L (1 l) 1 kg 1 L/100 = 1 cl 10 g 1 cm3 = 1 cc = 1 ml 1 g 1 mm3 = 1 l = 1 ppm di 1 L 1 mg 1 m3 = 1 nl = 1 ppm di 1 ml 1 g Nota: 1 ppm = 1 parte per milione (1/106) = 1 micro…

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

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

Un pallone meteorologico pieno di elio ha un volume di 1 · 104 L ad 1 atm e 30°C. Salendo raggiunge un’altezza 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? Come varia la pressione all’interno di una bombola se raddoppio la temperatura passando da 5 a 10°C? 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 dell’idrocarburo. 1,39 · 104 L T < -82°C Aumenta di poco CH C6H6

Frazione (percentuale) molare 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 (ni) e il numero totale di moli (molecole) presenti nella miscela (nt) Nel caso ad esempio la miscela contenga z specie chimiche differenti: nt = n1 + n2 + … + ni + … nz percentuale molare = frazione molare  100 Nota: Nel caso di miscele di gas ideali, a parità di pressione e temperatura frazione (percentuale) molare = frazione (percentuale) volumica.

Composizione approssimata dell’aria secca Gas Percentuale volumica azoto N2 78% ossigeno O2 21% argon Ar 1% Gas Percentuale volumica azoto N2 79% ossigeno O2 21% trascurando Ar… 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

Peso Molecolare Medio (numerico) 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. Nel caso ad esempio dell’aria secca, considerando un campione di 100 molecole, dalla composizione percentuale ricavo:

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 pi = i · P dove P rappresenta la pressione totale della miscela. Ad esempio, nell’aria secca a pressione ambientale ho: pO2 = 0,21 · 1 atm = 0,21 atm

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 = p1 + p2 + ... + pn dove p1, p2, pn rappresentano le pressioni parziali di ogni componente. Nel caso dell’aria secca a pressione ambientale ho: 1 atm = 0,78 atm + 0,21 atm + 0,01 atm

Quanti litri di CO2 ottengo bruciando 35 L di CH4? In un recipiente da 6 L vengono messi 2 L di O2 a 3 atm, 0,6 L di CO2 a 5 atm e 1,8 L di N2 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 CO2 ottengo bruciando 35 L di CH4? Quanti litri di soluzione acquosa di acido nitrico al 10% in peso (ρ = 1,05 g/cm3 sono necessari per avere 5 litri di gas a 30°C e 0,96 atm ? Considerare la reazione 3Cu +8HNO3  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O In un recipiente vuoto da 100 L a 950°C introduco 200 g di ossalato di calcio, 100 g di O2 e 50 g di N2. Trascurando il volume dei solidi calcolare la pressione finale supponendo che tutto il sale si decomponga: CaC2O4 (s)  CaO (s) + CO2 + CO 3 atm 15460 N 35 L 0,463 L 7,28 atm Suppongo inoltre che tutto il CO reagisca poi completamente: CO + O2  CO2