GLI STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA. Lo stato liquido

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1 GLI STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA Lo stato lqudo

2 Lo stato lqudo Lqud: energa de mot termc confrontable con quella delle forze coesve. Lmtata lbertà d movmento delle molecole, che determna una struttura dsordnata nel complesso, con un certo grado d ordne a corto raggo. Molecole d un lqudo n contnuo movmento: orgne de mot brownan. Isotropa (stesse propretà fsche n tutte le drezon) Ordne a corto raggo 2

3 Propretà de lqud Pressone d vapore (Tensone d vapore) Tensone superfcale Vscostà La pressone d vapore In un recpente chuso contenente un lqudo, dopo un certo tempo, v evaporazone = v condensazone Quando s raggungono le condzon d equlbro (a T costante), la pressone eserctata dalla molecole nella fase d vapore è chamata pressone d vapore o tensone d vapore del lqudo. 3

4 La pressone (o tensone) d vapore Fssata la pressone, quando un lqudo è scaldato ad una temperatura suffcentemente alta s nzano a formare delle bolle d vapore. Se la tensone d vapore all nterno delle bolle è nferore alla pressone applcata le bolle collassano non appena formates, se nvece la tensone d vapore è maggore d quella applcata le bolle rsalgono n superfce e s rompono rlascando l vapore nell ara crcostante. Questo processo è detto d ebollzone. La temperatura alla quale la pressone d vapore rsulta uguale a quella esterna è chamata temperatura d ebollzone (n partcolare essa è chamata temperatura normale d ebollzone se la pressone esterna è uguale a 1 atm). 4

5 La pressone d vapore: dpendenza da T v evap n molecole con E c E * E * = H vap (o L vap ). Questo è l calore o energa d vaporzzazone, coè l calore (o energa) che l lqudo deve assorbre per passare allo stato gassoso Dalla dstrbuzone d Maxwell Boltzman: v evap = c 1 e RT H vap v cond concentrazone pressone v cond = c 2 P v evap = v cond P = Ae H vap RT 5

6 La tensone superfcale Tensone superfcale (γ) è defnta come l energa rchesta per aumentare l area della superfce del lqudo d una untà. S msura pertanto n J/m 2 oppure n N/m. S parla d tensone nterfaccale quando s fa rfermento all nterfacca tra due lqud mmscbl o tra un soldo e un lqudo. orgne molecolare L energa delle molecole sulla superfce è maggore d quella delle molecole nella massa (bulk). 6

7 Manfestazon della tensone nterfaccale Alta tensone nterfaccale Bassa tensone nterfaccale Il mensco che s osserva n un tubo d vetro dove è contenuta acqua (a snstra) e mercuro (a destra). Per l acqua le forze d adesone con l vetro sono pù fort delle forze d coesone tra le partcelle del lqudo. 7

8 I tensoattv H 3 C H 3 C SO 3 Na + Na + O - O coda APOLARE Rappresentazone d una mcella: le teste polar, che s trovano all esterno, nteragscono con le molecole polar d acqua. testa POLARE L attacco d molecole d sapone o d detergente a una gocca d olo o d sporco crea una spece che s può dsperdere nell acqua. 8

9 La vscostà S può defnre la vscostà d un lqudo come sua la resstenza allo scorrmento. Se supponamo l fludo come dvso n tant strat parallel che scorrono l uno sull altro, la vscostà msura l attrto che gl strat d lqudo ncontrano nel loro moto relatvo. x v=0 v La vscostà è nfluenzata da: forma e dmenson delle molecole forze ntermolecolar che permettono l facle (bassa vscostà) o dffcle (alta vscostà) scorrmento d uno strato d lqudo sull altro. In genere la vscostà dmnusce all aumentare d T 9

10 Le soluzon Defnamo SOLUZIONE un mscela fscamente omogenea d due o pù spece chmche. Le soluzon possono essere sstem sold, lqud e gassos, ma comunemente s parla d SOLUZIONI LIQUIDE. In una soluzone s ndca come solvente l componente che ha lo stesso stato d aggregazone della soluzone e come soluto l altro (o gl altr) component. Nel caso d due o pù component present nello stesso stato d aggregazone s ndca come solvente quello presente n maggore quanttà. Le propretà chmco-fsche d una soluzone (reattvtà, colore, ecc) dpendono non solo dalla natura chmca delle sostanze che la costtuscono, ma anche dalla loro quanttà. E qund necessaro specfcare sempre la composzone d una soluzone, precsando le quanttà relatve de component La composzone d una soluzone è defnta n modo quanttatvo 10 medante la concentrazone.

11 Soluzone Solvente lqudo nel quale vene omogeneamente dsperso un Soluto soldo lqudo gassoso Soluzon e mod d esprmere la composzone Frazone ponderale m m W = = W = 1 m m tot Con s ndca m la massa n gramm del componente -esmo. Le frazon ponderal assumono sempre valor compres fra 0 e 1. Per passare alla % n peso bsogna moltplcare per

12 Frazone molare n n X = = X = 1 n n tot Con n numero l numero d mol del componente -esmo. Le frazon molar assumono sempre valor compres fra 0 e 1. Percentuale n volume Indca l volume d soluto (n mllltr) contenuto n 100 ml d soluzone: volume soluto (ml) V % (volume %) = 100 volume soluzone (ml) Part per mlone (ppm) Quando la quanttà d soluto è molto pccola, essa vene spesso ndcata n part per mlone: ppm ppm massa soluto (g) massa soluzone (g) 6 4 (n massa) = 10 = w % 10 volume soluto (ml) volume soluzone (ml) 6 4 (n volume) = 10 = V % 10 12

13 Molartà (mol/l) Esprme l numero d mol d soluto contenute n 1ltro d soluzone. n C = M = Vsoluzone La concentrazone molare d una spece s può ndcare rportando l corrspondente smbolo chmco tra parentes quadra: [X] Molaltà Esprme l numero d mol d soluto contenute n 1 Kg d solvente. m = 1000 Concentrazone n gramm/ltro g n solvente C = ' m V soluzone 13

14 La solubltà (S) Solo per alcune coppe d lqud (acqua-etanolo, benzenetoluene) s ha una recproca solubltà llmtata. Scelto un determnato solvente, tenendo costante T, esste un lmte alla quanttà d una sostanza che s può scoglere formando un unca fase omogenea. SOLUBILITA (S) = massma quanttà d una sostanza che può essere aggunta ad un solvente senza che s abba separazone d fase (ad una data T). Effetto della pressone sulla solubltà: quas nullo per lqud e sold, può essere rlevante nvece per gas. Ad una data temperatura la solubltà d un gas aumenta all aumentare della pressone. 14

15 Effetto della temperatura sulla solubltà: S aumenta al crescere d T se l processo d dssoluzone è endotermco, vceversa S dmnusce se l processo è esotermco. Per una sostanza l processo d dssoluzone comporta: 1) Prma fase d allontanamento delle partcelle che costtuscono la sostanza (che avvene sempre con assorbmento d calore). 2) Seconda fase n cu s stablscono le nterazon tra le partcelle della sostanza e le molecole del lqudo (che avvene lberando energa). Bsogna valutare quale de due effett predomna. Per gas l effetto predomnante è l secondo per cu n genere la solubltà d un gas dmnusce all aumentare della 15 temperatura.