Termodinamica Chimica

Presentazione sul tema: "Termodinamica Chimica"— Transcript della presentazione:

1 Termodinamica Chimica
Universita’ degli Studi dell’Insubria Corsi di Laurea in Scienze Chimiche e Chimica Industriale Termodinamica Chimica Grandezze Molari Parziali

2 Grandezze Molari Parziali

3 Grandezze Parziali Dovendo considerare miscele di sostanze, abbiamo bisogno di estendere il trattamento termodinamico delle miscele Per una miscela di gas ideali, avevamo definito le pressioni parziali pi = niRT/V Con due gas, ad esempio, la pressione totale e’ ptot = p1 + p2 = n1RT/V + n2RT/V = (n1+n2) RT/V Vediamo come possiamo generalizzare © Dario Bressanini

4 Volumi Parziali Trattando dei liquidi, e’ piu’ comodo ragionare in termini di volumi invece che di pressioni. Per una miscela di gas ideali, possiamo definire i volumi parziali Vi = niRT/p (p = ptot) Con due gas, ad esempio, il volume totale e’ Vtot = V1 + V2 = n1RT/p + n2RT/p = (n1+n2) RT/p © Dario Bressanini

5 Quiz Miscelando volumi diversi di gas ideali alla stessa temperatura e pressione, il volume totale e’ la somma dei volumi parziali. Questo e’ vero anche miscelando due sostanze qualsiasi? I volumi si sommano? NO! Cosa succede quando aggiungete due cucchiaini di zucchero ad una tazzina di caffe’? E se aggiungete delle monetine? © Dario Bressanini

6 Volumi Molari Parziali
Immaginiamo di aggiungere 1 mole di H2O ad un serbatoio di acqua a 25 °C. Il volume aumenta di 18 cm3 Tuttavia, se aggiungiamo 1 mole di H2O ad un serbatoio di Etanolo, il volume aumenta di soli 14 cm3 La spiegazione risiede nella diversa solvatazione delle molecole. © Dario Bressanini

7 Volumi Molari Parziali
Consideriamo solo due componenti Aggiungendo una sostanza A ad una miscela, il Volume Totale non aumenta in modo lineare (e puo’ anche diminuire) Definiamo il Volume Parziale Molare: © Dario Bressanini

8 Volumi Molari Parziali
Il Volume Parziale Molare di una sostanza A in una miscela, e’ la variazione di volume per mole di A aggiunta ad un grande volume della miscela I Volumi Parziali Molari possono essere negativi (ex. MgSO4 + H2O) © Dario Bressanini

9 Volumi Molari Parziali
Per due componenti, tenendo costanti p e T il volume totale e’ funzione di nA e nB: V(nA,nB) La variazione infinitesima e’ (a p e T costanti) © Dario Bressanini

10 Volumi Molari Parziali
Consideriamo una miscela di due gas ideali V = nART/p + nBRT/p VA = RT/p VB = RT/p Questa relazione e’ vera in generale, non solo per dei gas ideali © Dario Bressanini

11 Potenziale Chimico

12 Il Potenziale Chimico Consideriamo il numero di moli una quantita’ variabile. Definiamo il potenziale chimico  Dato che G = n Gm, per una sostanza pura © Dario Bressanini

13 Il Potenziale Chimico Per una sostanza pura  = Gm
Definiamo il potenziale chimico standard °= (T, 1 bar) Per un gas ideale possiamo scrivere Ricordatevi che p si intende p/1 bar © Dario Bressanini

14 Energia di Gibbs Molare Parziale
Il Concetto di grandezza molare parziale puo’ venire esteso a tutte le funzioni termodinamiche Ad esempio, definiamo il potenziale chimico in una miscela come l’energia di Gibbs Molare Parziale © Dario Bressanini

15 Significato del Potenziale Chimico
Considerando la variazione di composizione, l’energia di Gibbs e’ A concentrazione fissa A p e T costanti Equazione fondamentale della Termodinamica Chimica © Dario Bressanini

16 Significato del Potenziale Chimico
Poiche’ U = G –pV + TS © Dario Bressanini

17 Equazione di Gibbs-Duhem
Poniamoci a T e p costanti: Tuttavia, in questa condizioni Equazione di Gibbs-Duhem Il potenziale chimico dei componenti non puo’ variare indipendentemente © Dario Bressanini

18 Termodinamica del Mescolamento
Consideriamo due gas ideali in due recipienti, alla stessa temperatura e pressione mescoliamo © Dario Bressanini

19 Termodinamica del Mescolamento
Dopo il mescolamento le pressioni parziali saranno pA e pB p = pA + pB © Dario Bressanini

20 Termodinamica del Mescolamento
Il mescolamento e’ spontaneo © Dario Bressanini

21 Entalpia di Mescolamento
Poiche’ a T e p costanti, DG = DH –TDS Sostituendo le espressioni precedenti, notiamo che per un gas ideale DH = 0 Per dei gas ideali, il processo di mescolamento e’ dovuto all’aumento di entropia. © Dario Bressanini

22 The End