Stati di aggregazione della materia

4 variabili:Pressione VolumeTemperature moli

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

Gas ideale

Leggi dei gasEquazione di stato dei gas perfetti

PV=nRT

Note 3 variabili, io sono sempre in grado di trovare la 4°

R è una costante di proporzionalità che dipende dalle unità di misura scelte per

definire pressione e volume

Scala della Temperatura

Volume molare

V=1*0,082*273,16/1= 224,1 dm3

PV=nRT V=nRT/PVolume molare= volume occupato da una mole di una sostanza alla temperatura di 0°C e di 1 Atm

A parità di temperatura, pressione e quantità di sostanza, ogni composto allo stato gassoso occupa lo stesso volume

Miscele di gas. Pressione parziale

N2, O2, CO2, H2O

tot ii

P P

P= PN2+ PO2 + PCO2 + PH2O

Equazione di stato in miscele di gas

totP V nRT

totPV n RT

tot ii

P P

tot ii

n n

i iPV n RT

i i totP x P

I gas reali I composti in fase gassosa NON sono gas ideali. Esistono sempre tra le molecole delle forze intermolecolari

Aumentando la TDiminuendo la PressioneAumentando il volume

Il modello cinetico ci fa capire quando un gas puo’ avvicinarsi alle condizioni di idealità

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

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.

Stato liquido

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).

Lo stato vetrosoSituazione

intemedia fra lo stato solido e quello liquido.

Liquido caratterizzato da altissima viscosità.

Transizioni di stato

solido liquido gas

sublimazione

brinamento

fusione

solidificazione condensazione

evaporazione

Le soluzioni• Sistema omogeneo costituito da

almeno due componenti

• Il componente maggioritario e’ solitamente chiamato solvente

• I componenti in quantita’ minore sono chiamati soluti

Le soluzioni• Nei nostri esempi i solventi saranno

sempre liquidi, mentre i soluti potranno essere, allo stato puro, solidi, liquidi o gassosi.

Concentrazione di una soluzione

Frazione molare

11

1 2

22

1 2

nxn nnx

n n

Concentrazione di una soluzione

Molarità3

( )( )Mn molCV dm

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

Concentrazione di una soluzione

Molalità ( )( )mn molCm Kg

La concentrazione molare è il rapporto tra la quantità di sostanza disciolta e la massa di solvente

densitàdensità

3

( )( )m KgdV dm

Rapporto tra massa e volume della soluzione

La densità permette dicorrelare la CM e la Cm

1 11000 m

M PMC

dC 1

1000

1

m

m PMdC

C

solubilitàLa massima quantità di soluto che si può sciogliere in una quantità definita si solvente

La solubilità di ogni composto è costante a Temperatura costante

3

( )( )m gsolV dm

Solubilità di alcuni sali

F- Cl- I- SO42- CO3

2-

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 1,2x10-3

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 0,66

Ba2+ 6,8x10-3 1,80 4,34 9,0x10-6 1,0x10-4

Mol kg-1 di solvente

Solubilità in vari solventi

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

Mol kg-1 di solvente

Solubilità in vari solventi

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

Mol kg-1 di solvente

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

Solubilità in vari solventi

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

Mol kg-1 di solvente

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