STATI DI AGGREGAZIONE

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1 STATI DI AGGREGAZIONE SOLIDO HA FORMA E VOLUME PROPRIO LIQUIDI NON HA FORMA PROPRIA HA VOLUME PROPRIO GAS NON HA NE FORMA NE VOLUME PROPRI FORZE INTERMOLECOLARI Solidi > liquidi >> gas 0 Gas reali> gas ideali =0

2 STATO GASSOSO - BASSA DENSITA (ELEVATO VOLUME MOLARE) - ASSENZA DI FORZE INTERMOLECOLARI - COMPRIMIBILITA - MISCIBILITA TOTALE - ESERCITA UNA PRESSIONE Parametri che definiscono lo stato di un gas: - Volume V (litri = dm 3 ) - Pressione P= F/s Pa =N/m 2 atmosfere torr (mmhg) - Numero di moli n 1atm = 101,3 KPa 1 atm = 760 torr - Temperatura T C 1 C 1 K corrispondenza K T K = T C + 273,15

3 LEGGI DEI GAS Legge di Boyle T= costante (isoterma) PV = costante P 1 V 1 =P 2 V 2 (1 mole di gas) P Leggi di Gay-Lussac P= costante (isobara) V = costante (isocora) V V 1 = T 1 V 0 = V 1 P 1 = T 1 P 0 = P 1 V 0 T 0 T 0 T 1 P 0 T 0 T 0 T 1 V P T T PRINC. DI AVOGADRO: volumi uguali di gas diversi a 0 C e 1 atm ugual n di molecole N= 6, molecole; V molare =22,414 litri PV=nRT R= 0,0821 atm. l. moli -1. K -1 =8,31J. K -1 P 0 V 0 = P 1 V 1 R=PV/nT T(K) = t( C)+273,15 T 0 T 1

4 PV = nrt R= 0,0821 atm x l/k. moli V=? P= 1,0 atm T= 0 C = 273 K n= 1mole V= nrt = 1x 0,0821 x 273 = 22,4 l (24.4 l a 25ºC e 1atm) P 1 d = g g = n. PM PV =nrt n = P n=g/pm V V RT d = PM. n = PM P V RT P, T = cost d PM (PV=g/PM. RT) d A = PM A P d B = PM B P d A = PM A RT RT d B PM B H 2 d = 2/24,4 = 0,0819 g/l ; d= 2/22,4=0,089 g/l N 2 d = 28/24,4 = 1,147 g/l; d=28/22,4= 1,25 g/l dn 2 / dh 2 = 1,25/0,089= 1,147/0,0819= 14,0= 28/2

5 MISCELE DI GAS - P parziali, legge di Dalton P tot = P A + P B + P C +..= Σ i P i P A = n A RT/V pressione pressioni P B = n B RT/V totale parziali P tot = n tot RT/V P A _= n A RT/V = n A = x A frazione molare P tot n tot RT/V n tot x A + x B + x C +..= Σ i x i = Σ i (n i /n tot ) = 1 P A = x A. P tot P tot = P A + P B + P C +..= x A. P tot + x B. P tot + x C. P tot +..= P tot (x A + x B + x C +..) = P tot Σ i x i = P tot V tot = V A + V B + V C +..= Σ i V i volumi parziali V A = n A RT/P V tot = n tot RT/P V A /V tot = n A /n tot = x A

6 GAS IDEALE (alta T, bassa P) - Molecole puntiformi - Assenza di interazioni TEORIA CINETICA DEI GAS -Moto caotico - Urti elastici - Energia cinetica = energia termica E K = ½ mv 2 E K = ½ mv 2 = 3/2 kt v = <v 2 > = (3 kt/m) E K = Energia cinetica media _ v = velocità media k = costante di Boltzmann k=r/n A = 1,38 x10-23 J/K

7 LEGGE DI GRAHAM T = cost A, B m A, m B E K A = E K B v A v B ½ m A v 2 A = ½ m B v 2 B m A /m B = v B2 /v 2 A v B /v 2 A = m A /m B legge di Graham

8 GAS REALI - Molecole non puntiformi covolume - Interazioni intermolecolari P Gas ideali Per 1 mole PV=nRT PV =RT V Gas reali (P+ a )(V-b) per 1 mole V 2 (P+ n 2 a )(V-nb) per n mole V 2 a = pressione interna V 2 b =covolume

9 LIQUIDI - Volume proprio, forma non propria - Densità - Ordine a corto raggio - Disordine a lungo raggio - Poco comprimibili - Isotropia - Viscosità Volume liquidi < Volume gas - Molecole libere di muoversi - Forze intermolecolari 0

10 Liquido-vapore evaporazione ΔH ev entalpia (calore latente) di evaporazione P P = P 0. e -ΔH ev RT T Solido-vapore sublimazione ΔH sub entalpia (calore latente) di sublimazione -ΔH sub P = P. 0 e RT

11 SOLIDO FUSIONE SOLIDIFICAZ. LIQUIDO SUBLIMAZIONE SUBLIMAZIONE EVAPORAZIONE CONDENSAZ GAS PASSAGGI DI STATO ΔH sol = - ΔH fus ΔH cond = - ΔH ev ΔH sub = ΔH fus +ΔH ev T CURVE DI RISCALDAMENTO T eb gas T fus liquido solido ΔH fus ΔH eb Q

12 DIAGRAMMI DI STATO H 2 O CO 2

13 STATO SOLIDO - FORMA PROPRIA E VOLUME PROPRIO - RIPETIZIONE IN 3D DI UNA STESSA UNITA CELLA ELEMENTARE STRUTTURA PERIODICA RETICOLO CRISTALLINO ENERGIA RETICOLARE - ORDINE A LUNGO RAGGIO AMORFI VETRI hν d DIFFRAZIONE RX Determinazione struttura cristallina 2d senθ = nλ SOLIDI IONICI COVALENTI MOLECOLARI (Van der Waals) METALLICI

14 SOLIDI IONICI IONI + e ; tenuti insieme da INTERAZIONI COULOMBIANE ENERGIA RETICOLARE LEGAME IONICO Ioni positivi (cationi) elementi aventi basso I (metalli) Ioni negativi (anioni) elementi aventi alta A e (non metalli) - Alto p.f. - Fragilità - Isolanti - Conduttori se fusi - Solubili in H 2 O soluzioni conduttrici - +

15 SOLIDI COVALENTI IL SOLIDO E COME UN UNICA GRANDE MOLECOLA TENUTA INSIEME DA INTERAZIONI COVALENTI Es. C, SiO 2 (forme allotropiche) Alto pf, durezza, isolanti

16 FULLERENE C60

17 SOLIDI MOLECOLARI MOLECOLE TENUTE INSIEME DA: - FORZE DI VAN DER WAALS - LEGAME IDROGENO - Es. H 2 O, I 2, CO 2, composti organici etc. Basso pf isolanti

18 SOLIDI METALLICI e- e- e e- e- e LEGAME METALLICO RETICOLO CRISTALLINO IONI METALLICI ELETTRONI DI VALENZA MARE DI FERMI N A /2 LIVELLI VUOTI BANDA DI ENERGIA N A N A /2 LIVELLI PIENI N A BANDA DI CONDUZIONE (VUOTA) BANDA DI VALENZA (PIENA) CONDUCIBILITA - ELETTRICA - TERMICA Alto pf MALLEABILITA, DUTTILITA Leggi di Ohm V= R. I R = ρ l S ρ = ρ 0 (1+αT)

19 BANDA DI CONDUZIONE BANDA DI VALENZA ΔE ΔE Isolante ΔE ~ 5eV Semiconduttore ΔE ~ 0,6 1 ev conduttore isolante semiconduttore Semiconduttori es. Si Drogaggio p es. B Drogaggio n es. P + e-