Lo Stato Liquido Lo stato liquido è uno stato di aggregazione con caratteristiche intermedie tra quelle dello stato gassoso (altamente disordinato) e quelle.

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1 Lo Stato Liquido Lo stato liquido è uno stato di aggregazione con caratteristiche intermedie tra quelle dello stato gassoso (altamente disordinato) e quelle dello stato solido (altamente ordinato); - I liquidi hanno un volume proprio ma non hanno forma propria; si espandono (di poco) per innalzamento della temperatura; sono isotropi: presentano proprietà fisiche uguali in tutte le direzioni; presentano una viscosità (resistenza al flusso) che dipende dalla massa molare e dalla forma delle molecole costituenti; 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.

2 Legame a idrogenoInterazioni dipolo-dipoloForze di London Il legame a idrogeno è una versione particolarmente forte e speciale di legame dipolo-dipolo Tutte le molecole polari possono formare interazioni dipolo- dipolo con intensità variabile Sono responsabili dello stato fisico di molti materiali Dovuta al continuo cambiamento di posizione degli elettroni in una molecola che trasformano la molecola in un dipolo temporaneo: dipoli istantanei si attraggono. agisce tra tutti i tipi di molecole aumenta all'aumentare del peso molecolare e alla superficie di contatto. Forze d’ Interazione È il più forte legame intermolecolare conosciuto (circa un decimo di un legame covalente) È presente in moltissime sostanze importanti

3 Proprietà dell’acqua n La fase solida è meno densa della fase liquida (il ghiaccio galleggia in acqua) n L’acqua ha una elevata capacità termica (liquido di riscaldamento o di raffreddamento) n Il ghiaccio in opportune condizioni forma cristalli n L’acqua ha una elevata temperatura di ebollizione/fusione n Ha la tendenza ad aggregarsi, formare masse d’acqua molto grandi n L’acqua scioglie molto bene tutte le sostanze che hanno gruppi OH nella loro struttura

4 Energia Cinetica e Interazioni di Una Molecola in Fase Liquida Una molecola che si trovi vicina alla superficie è sottoposta ad una forte interazione verso l’interno del liquido. Se l’energia cinetica delle particelle supera questa interazione la particella può svincolarsi dalla fase liquida e passare in quella gassosa. Quando alcune particelle sono passate in fase gassosa, si assiste anche al fenomeno inverso. Quando una particella in fase gassosa con energia inferiore a quella di vincolo, si trova a contatto con la superficie del liquido, può essere riassorbita dalla fase liquida.

5 Tensione di Vapore n La tensione di vapore di un liquido è la pressione che la fase gassosa esercita sulla propria fase liquida in condizioni di equilibrio n La tensione di vapore aumenta all’aumentare della temperatura n Quando la tensione di vapore eguaglia la pressione esterna si ha l’ebollizione del liquido

6 Situazione iniziale Equilibrio a 25°C 24 torr Equilibrio a 40°C 55 torr Si chiama tensione di vapore la pressione esercitata dal vapore saturo sul proprio liquido. In un recipiente chiuso, le particelle di vapore si concentrano sempre più nello spazio sovrastante il liquido, opponendosi all’evaporazione e favorendo la condensazione la velocità di evaporazione gradualmente diminuisce, quella di condensazione aumenta, finché diventano uguali; si è raggiunto uno stato di equilibrio dinamico, il numero di particelle che evaporano è uguale al numero di particelle che condensano in un dato intervallo di tempo, e il vapore viene definito saturo

7 L’evaporazione L’evaporazione è un fenomeno che riguarda solo la superficie del liquido, le particelle con energia cinetica sufficiente possono vincere le forze di attrazione che le legano alle altre particelle e diventare vapore. L’evaporazione è favorita dall’aumento della superficie del liquido, dalla ventilazione, dall’incremento della temperatura. La velocità con cui il liquido evapora è diversa da liquido a liquido. Se il recipiente è aperto il liquido si raffredda e cala di livello. Forze di coesione Le particelle in superficie devono vincere forze di attrazione di minore entità rispetto a quelle presenti all’interno del liquido

8 L’ebollizione L’acqua bolle a 100°C perché, a tale temperatura, la tensione di vapore dell’acqua diventa pari a 1 atmosfera: in questa situazione la pressione esterna non riesce più a schiacciare le bolle di vapore che si originano dentro il liquido, che così comincia a bollire Pressione atmosferica Pressione esercitata dalle molecole di vapore che urtano contro le pareti della bolla Pressione dell’atmosfera verso l’interno

9 Viscosità Le molecole tendono ad interagire con le molecole vicine e con le pareti del recipiente: questo fenomeno provoca una resistenza allo spostamento libero delle molecole. Le molecole tendono ad interagire con le molecole vicine e con le pareti del recipiente: questo fenomeno provoca una resistenza allo spostamento libero delle molecole. La Viscosità è la misura dell’attrito interno che si oppone ad ogni variazione del movimento all’interno del liquido La Viscosità è la misura dell’attrito interno che si oppone ad ogni variazione del movimento all’interno del liquido Dipende dalle interazioni tra le particelle. Dipende dalle interazioni tra le particelle. Dipende dalla temperatura: un aumento della temperatura porta ad una diminuzione della viscosità Dipende dalla temperatura: un aumento della temperatura porta ad una diminuzione della viscosità

10 Tensione Superficiale Le particelle alla superficie di un liquido sono sottoposte ad una forza attrattiva verso il centro della massa liquida. Le particelle alla superficie di un liquido sono sottoposte ad una forza attrattiva verso il centro della massa liquida. Come conseguenza principale, i liquidi liberi tendono ad assumere una forma sferica, in quanto la sfera è la figura geometrica che a parità di volume ha la minima superficie. Come conseguenza principale, i liquidi liberi tendono ad assumere una forma sferica, in quanto la sfera è la figura geometrica che a parità di volume ha la minima superficie. L’acqua ha una tensione superficiale elevata che : L’acqua ha una tensione superficiale elevata che : F Rende difficile l’entrata in acqua ai tuffatori F Permette lo sci nautico a piedi nudi F Consente ad alcuni insetti di “camminare” sulla superficie F Causa il fenomeno del menisco e della capillarità

11 Capillarità La capillarità è l'insieme di fenomeni dovuti alle interazioni fra le molecole di un liquido e un solido (per esempio le pareti di un recipiente) sulla loro superficie di separazione. Se la superficie del liquido in contatto col solido si presenta sollevata (nel caso dell'acqua), ciò è dovuto alle forze di adesione tra l'acqua ed il recipiente che la contiene che sono maggiori delle forze di coesione tra le molecole d'acqua Viceversa se le forze di coesione sono maggiori tra le particelle del liquido rispetto a quelle tra liquido e parete del recipiente, come per il mercurio, la superficie di contatto si presenta abbassata. I liquidi polari si sciolgono in soluzioni polari, quelli apolari in soluzioni apolari. Da tener presente che i volumi di liquidi miscibili non sono additivi, cioè il volume che si ottiene è leggermente inferiore perché tra i due liquidi si formano legami intermolecolari che determinano una contrazione del volume. La densità nelle miscele di liquidi, di solito aumenta.