Sommario della lezione 12

Lo stato gassoso

SOLIDO:

Forma e

volume propri.

LIQUIDO:

Forma del

recipiente in cui è

contenuto, ma

volume proprio.

GASSOSO:

Forma e

volume del

recipiente in

cui è contenuto.

Parametri di stato

Volume: in m3, oppure (non ufficialmente) in L

Massa: in kg, Quantità di materia: in mol

Pressione: in N m-2 = Pa, oppure in atm

Temperatura: in K, oppure (non ufficialmente) in °C

Stati di aggregazione della materia

Le particelle gassose hanno energia cinetica

maggiore dell'energia di attrazione, perciò

tendono ad occupare tutto lo spazio disponibile.

GASSOSO:

Forma e volume del

recipiente in cui è

contenuto.

MISURA DELLA PRESSIONE DEI GAS

Evangelista

Torricelli

(1608-1647)

Per definizione la pressione è una forza per

unità di superficie (per unità di area).

P = F / A

Pressione = Forza / superficie

Pascal (Pa) = N x m-2

1 mm Hg = 133,32 Pa

760 mm Hg = 101323 Pa

760 mm Hg = 1 atmosfera (atm)

1 atm = 101323 Pa

Barometro a mercurio

La pressione esercitata dalla colonna di mercurio

eguaglia esattamente quella dell’atmosfera; quindi

l’altezza della colonna è una misura della

pressione atmosferica.

Al livello del mare la pressione viene misurata pari

a 740-760 mm Hg a seconda delle condizioni

atmosferiche.

La pressione di un gas racchiuso può essere misurata con un

apparecchio chiamato manometro.

Hg

Robert Boyle, 1629-1691

P

Patm

P = Patm + P

V

ESPERIMENTO DI BOYLE

Temperatura e pressione standard (TPS)

P

RT =

0.082054 l atm K-1 mol-1 273,15 K

1,000 atm

0°C (273,15 K) 1,000 atm

Il volume di una mole di gas a TPS sarà:

Volume per mole

= 22,414 l mol-1

=

Volume molare standard l = litri

RT n PV =

P1

P2 =

V1

V2

(T, n = cost)

V1

V2 =

T2

T1

V1

V2 =

n2

n1

P1

P2 =

n2

n1

(P, n = cost)

(P, T = cost)

(V, T = cost)

Esercizio

Se 3.0 g di un gas occupano 3.60 l ad una pressione di 1.00

atm, quale sarà il volume dello stesso gas a 2.50 atm? Si

assuma un comportamento ideale.

P1

P2 =

V1

V2

(T, n = cost)

1.00 atm

2,50 atm =

3.60 l

V2 V2 = 1.44 l

gPV

RTMmolecolarepeso =

RT M

g PV =

M

g

molecolare peso

grammi in peso n = =

RT n PV =

RT

P M

V

g d gassosa densità = =

Esercizio

Un gas incognito X ha una densità di 2.39 g/l a 100.0 °C e

715 torr. Quale è il peso molecolare di questo gas,

assumendo che si comporti idealmente ?

RT

PM

V

gdgassosadensità ==

1 torr = 1 mm Hg

715 torr = 715 mm Hg

715torr/760torr = 0.941 atm

PM x 0.941 atm 2.39 g/l =

0.082054 l atm K-1 mol-1 373,15 K

PM = 77.7 g/mol

Idrogeno Argon

Stechiometria delle reazioni in fase gassosa

Il rapporto dei volumi di due gas

coinvolti in una reazione a temperatura

e pressione costante è uguale al

rapporto tra le moli dei reagenti.

2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)

2 moli 2 moli 1 mole

2litri 1 litro

Ricordate che il volume è direttamente

proporzionale al numero di moli.

MISCELE DI GAS

In un gas ideale, le molecole non interagiscono fra

loro, e quindi la loro natura è del tutto ininfluente.

Pressione Parziale Consideriamo due gas ideali in un recipiente di volume V

La Pressione parziale è la pressione

che il gas eserciterebbe nel recipiente

se fosse da solo, alla stessa

temperatura

p1 = n1RT/V

p2 = n2RT/V

Legge di Dalton

In una miscela di gas ideali, la pressione totale

esercitata dalla miscela è la somma delle

pressioni parziali dei gas costituenti la miscela

ptot = p1 + p2 + p3 ...

V

RTnn

V

RTn

V

RTnptot ...)(... 21

21 ==

Ogni gas esercita una pressione parziale. La

pressione totale è la somma delle pressioni parziali.

Pressioni Parziali

pi

ptot =

niRT

V

ntotRT

V

= ni

ntot

Calcoliamo il rapporto tra la pressione parziale

di un gas e la pressione totale

Pressioni parziali e frazioni Molari

Frazione Molare i

tot

i

n

n c =

Frazioni Molari e Pressioni Parziali

i

tot

i

tot

i

n

n

p

p c = =

tot i i p p c =

Esercizio Un recipiente di 10 Litri a 273 Kelvin contiene 2 grammi di

H2 e 8 grammi di N2. Calcolare le pressioni parziali e la

pressione totale

2.00 g H2 = 0.992 mol H2

2 H g 016 . 2

2 H mol

8.00 g N2 = 0.286 mol N2

2 N g 02 . 28

2 N mol

0.992 mol

273 K

10.0 L = 2.22 atm P H 2

= K mol

L atm 08206 . 0

0.286 mol = 0.641 atm

273 K

10.0 L P N 2

= K mol

L atm 08206 . 0