Stati di aggregazione della materia

Presentazione sul tema: "Stati di aggregazione della materia"— Transcript della presentazione:

1 Stati di aggregazione della materia

2 4 variabili: Pressione Volume Temperature moli

3 Gas perfetto Un gas ideale è costituito da particelle tutte uguali fra loro ed aventi la stessa massa Le particelle si muovono continuamente con un moto rettilineo uniforme in tutte le direzioni possibili e con tutte le velocità possibili Il volume delle particelle è trascurabile rispetto al volume a disposizione Non esistono interazioni di tipo repulsivo ne attrattivo tra le particelle Gli urti fra le particelle sono di tipo elastico Gli urti delle particelle con le pareti del recipiente sono di tipo elastico: da essi dipende la Pressione

4 Gas ideale

5 Leggi dei gas Equazione di stato dei gas perfetti
PV=nRT R è una costante di proporzionalità che dipende dalle unità di misura scelte per definire pressione e volume Note 3 variabili, io sono sempre in grado di trovare la 4°

6 Scala della Temperatura

7 Volume molare PV=nRT V=nRT/P
Volume molare= volume occupato da una mole di una sostanza alla temperatura di 0°C e di 1 Atm V=1*0,082*273,16/1= 224,1 dm3 A parità di temperatura, pressione e quantità di sostanza, ogni composto allo stato gassoso occupa lo stesso volume

8 Miscele di gas. Pressione parziale
N2, O2, CO2, H2O P= PN2+ PO2 + PCO2 + PH2O

9 Equazione di stato in miscele di gas

10 I gas reali I composti in fase gassosa NON sono gas ideali.
Esistono sempre tra le molecole delle forze intermolecolari Il modello cinetico ci fa capire quando un gas puo’ avvicinarsi alle condizioni di idealità Aumentando la T Diminuendo la Pressione Aumentando il volume Diminuendo la T,oppure aumentando la Pressione, il sistema si allontana dalla idealità, fino a che il composto non cambia di stato ed il gas diventa un liquido

11 Stato liquido Un liquido e’ caratterizzato da una struttura dinamica, continuamente soggetta a modifiche. I liquidi sono quindi caratterizzati da un ordine a corto raggio, che si contrappone all’ordine a lungo raggio dei cristalli.

12 Stato liquido

13 Modello strutturale dei liquidi
Si può considerare un liquido come un sistema in cui zone di ordine si alternano a zone di disordine. Le particelle circondate da altre particelle hanno un comportamento tipico dello stato solido (Ecin oscillatoria). Le particelle confinanti con cavità hanno un comportamento tipico dei gas (Ecin traslazionale). Per la presenza di cavità, la distanza media tra particelle in un liquido è maggiore che in un solido e quindi l’energia potenziale è maggiore (minore in valore assoluto).

14 Lo stato vetroso Situazione intemedia fra lo stato solido e quello liquido. Liquido caratterizzato da altissima viscosità.

15 Transizioni di stato

16 sublimazione evaporazione fusione solido liquido gas solidificazione condensazione brinamento

17 Le soluzioni Sistema omogeneo costituito da almeno due componenti
Il componente maggioritario e’ solitamente chiamato solvente I componenti in quantita’ minore sono chiamati soluti

18 Le soluzioni Nei nostri esempi i solventi saranno sempre liquidi, mentre i soluti potranno essere, allo stato puro, solidi, liquidi o gassosi.

19 Concentrazione di una soluzione
Frazione molare

20 Concentrazione di una soluzione
Molarità La concentrazione molare è il rapporto tra la quantità di sostanza disciolta ed il volume della soluzione

21 Concentrazione di una soluzione
Molalità La concentrazione molare è il rapporto tra la quantità di sostanza disciolta e la massa di solvente

22 Esercizi 0,250 g di Zn(NO3)2 sono sciolti in acqua e la soluzione portata a 250 cm3. Calcolare la molarità dello ione NO3- in soluzione

23 Esercizi 10,0 cm3 di una soluzione di HCl 0,100 M vengono diluiti con 125,0 cm3 di H2O. Calcolare la concentrazione di ioni H+ nella soluzione finale.

24 Esercizi HCl concentrato ha una concentrazione molare di 6,08M. Calcolare il volume di HCl concentrato che é necessario prendere per preparare (aggiungendo H2O) 500 cm3 di una soluzione di HCl in concentrazione 1,00 M.

25 densità densità Rapporto tra massa e volume della soluzione
La densità permette dicorrelare la CM e la Cm

26 Esercizi H2SO4 concentrato é una soluzine acquosa al 96% in peso, con densità d=1,835 gcm-3 (Kg dm-3). Calcolare la molarità della soluzione

27 solubilità La massima quantità di soluto che si può sciogliere in una quantità definita si solvente La solubilità di ogni composto è costante a Temperatura costante

28 Solubilità di alcuni sali
Mol kg-1 di solvente F- Cl- I- SO42- CO32- Li+ 0,10 15,02 12,32 2,37 0,20 Na+ 1,00 6,41 12,27 0,33 0,66 K+ 15,88 4,65 7,68 0,70 8,1 Mg2+ 1,2x10-3 5,96 5,32 2,16 Ca2+ 2,9x10-4 6,71 7,11 1,5x10-2 1,3x10-4 Sr2+ 7,0x10-3 3,39 4,84 6,0x10-4 Ba2+ 6,8x10-3 1,80 4,34 9,0x10-6 1,0x10-4

29 Esercizi Calcolare la massima quantità di NaCl che si puo’ sciogliere in 500 cm3 di soluzione Calcolare la massima quantità di CaSO4 che si puo’ sciogliere in 500 cm3 di soluzione

30 Solubilità in vari solventi
Mol kg-1 di solvente H2O C2H5OH C6H6 LiCl 15,02 0,59 - NH4Cl 6,90 5,5x10-2 I2 1,1x10-3 1,05 0,64 C10H8 2,3x10-4 0,63 10,01

31 Solubilità in vari solventi
Mol kg-1 di solvente H2O C2H5OH C6H6 LiCl 15,02 0,59 - NH4Cl 6,90 5,5x10-2 I2 1,1x10-3 1,05 0,64 C10H8 2,3x10-4 0,63 10,01 Gli effetti di solvatazione dipendono dalla polarità del solvente. Se il solvente non è polare l’effetto di solvatazione è trascurabile, di consequenza i composti ionici non sono solubile

32 Solubilità in vari solventi
Mol kg-1 di solvente H2O C2H5OH C6H6 LiCl 15,02 0,59 - NH4Cl 6,90 5,5x10-2 I2 1,1x10-3 1,05 0,64 C10H8 2,3x10-4 0,63 10,01 Le interazioni intermolecolari sono dovute a forze di Van der Waals (polarizzabilità). Se il solvente ha caratteristiche simili a quelle del soluto, allora le interazioni soluto-solvente sono dello stesso ordine di quelle soluto-soluto, e quindi il solido è solubile

33 Solubilizzazione e solvatazione
Cationi ed anioni attraggono il solvente ciascuno secondo la propria carica Le molecole di solvente, che sono dipoli, interagiscono con gli ioni alla superficie del cristallo. Questo indebolisce il legame tra gli ioni del cristallo

34 Solubilizzazione e solvatazione
Gli ioni si coordinano a delle molecole di solvente. Tali complessi possono a volte essere isolati anche in forma cristallina L’ interazione tra gli ioni in soluzione è molto minore rispetto allo stato solido perché la presenza delle molecole di acqua diminuisce l’interazione coulombiana. La costante dielettrica di H2O è 80, quella del vuoto è 1.

35 Solubilità e legame ad idrogeno

36 La solubilità di un gas è MAGGIORE a Temperatura MINORE
Solubilità dei gas Il disordine del gas è minore quando il gas è disciolto in un liquido. Quindi il contributo entropico alla solubilizzazione del gas è NEGATIVO La solubilità di un gas è MAGGIORE a Temperatura MINORE La solubilità di un gas è MAGGIORE all’aumentare della polarizzabilità. Tanto piu’ un gas è “ideale” tanto meno è solubile Domanda: piu’ solubile He o Rn? CO2 o O2 ? NH3!

37 Il Principio di La Chatelier-Braun
Un sistema all’equilibrio reagisce ad un cambiamento in modo tale da opporvisi, o comunque da minimizzare gli effetti di quel cambiamento Consequenze sulla solubilità?

38 Soluzione satura Si definisce soluzione satura una soluzione in cui il soluto disciolto in un solvente è in equilibrio con il soluto puro. Si dice anche che si è in presenza di Corpo di fondo Aumentando la temperatura, che succede?

39 Soluzione satura Solubilizzazione endoentalpica KCl K+ +Cl- -Qp
Se aumento la temperatura, il sistema si sposta verso la situazione dove il sistema assorbe calore Se aumento la temperatura, il sistema si sposta verso la situazione dove il sistema assorbe calore