Stati di aggregazione

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1 Stati di aggregazione 1-Solido Sinonimo di struttura ordinata. Caratterizzato da un reticolo cristallino, che è la ripetizione regolare in tre dimensioni di una cella elementare. Solidi amorfi (=vetrosi)= liquidi ad alta viscosità: manca il reticolo cristallino 2-Liquidi Si ha ordine solo a breve raggio 3-Gas Un gas è detto ideale quando: 1. il volume delle particelle è trascurabile rispetto a quello totale. 2. le interazioni fra le particelle sono trascurabili particelle indipendenti il comportamento dei gas ideali può essere descritto dall equazione di stato dei gas ideali, ricavabile dalla teoria cinetica dei gas con le assunzioni fatte sopra, che congloba le leggi sperimentali dei gas.

2 LEGGI DEI GAS Legge di Boyle- Mariotte P*V= cost (a T costante) per un gas perfetto Legge di Gay-Lussac (n=cost, V=cost) a volume costante, la pressione occupato da una data massa gassosa è direttamente proporzionale alla temperature assoluta Legge di Charles n=cost, P=cost a pressione costante, il volume occupato da una data massa gassosa è direttamente proporzionale alla temperature assoluta

3 Equazione di stato dei gas ideali Per una mole di gas in condizioni normali (0 C, 1 Atm): PV/T=P V /T =(1Atm* litri)/273.15k= l*atm*k -1 mol -1 ΞR(=8.3145Jmol -1 K -1 ) Che per n moli diventa PV=nRT Gas reali e comprimibilità

4 Passaggi di stato Evaporazione T=cost. H 2 O (l) îh 2 O (v)

5 Tensione (pressione) di vapore La pressione esercitata dal vapore sul liquido in condizioni di equilibrio, ad una temperatura data. La tensione di vapore di un liquido (o di un solido) puro dipende solo da T. Equazione di Clapeyron Mette in relazione P e T in corrispondenza dei passaggi di stato (evaporazione, sublimazione) dp/dt=δh / T*ΔV ΔH, ΔV variazioni di entalpia e del volume molare per il passaggio di stato considerato Si ha ΔV=Vf-Vi LîV ΔV=V V -V L >0 SîV ΔV=V V -V s >0 SîL ΔV=V L -V S >0 in genere

6 Equazione di Clausius-Clapeyron Si ottiene con le segg. approssimazioni: V vap -V fase cond = V vap V Vap descrivibile con PV=nRT ΔH costante nell intervallo considerato Ln P= c ΔH evap / RT ΔH evap =H vap H liq (ΔH evap >0)

7 Diagrammi di stato (di equilibrio) Riportano le curve P vs.t corrispondenti ai vari passaggi di stato. Le zone comprese fra le curve sono i campi di esistenza delle singole fasi. Il diagramma di stato di una specie pura definisce, in funzione dei valori di T e P, i campi di stabilità di ciascuna fase e le condizioni di equilibrio fra più fasi. Ogni punto in un diagramma di stato rappresenta uno stato di equilibrio possibile del sistema.

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9 SOLUZIONI IDEALI Soluzioni molecolari Soluzioni di elettroliti Se il recipiente è chiuso si stabilisce un equilibrio dinamico A L îa V Per una soluzione ideale, formata da A e B, si ha: P= P A *X A * P B *X B (Legge di Raoult) B P A = tensione di vapore di A alla temperatura T P B = tensione di vapore di B alla temperatura T Una soluzione viene detta ideale quando le interazioni A-B sono intense quanto le interazioni B-B e le interazioni A-A. Di conseguenza ΔH mix =0. Le soluzioni molto diluite sono pseudo-ideali, si possono cioè assimilare alle soluzioni ideali.

10 Legge di Raoult P= P A *X A + P B *X = B BB = P A + (P A -P B )*X Equazione B BB P A *(1-X B ) + P BB*X B B B di una retta Casi ideali: C 6 H 6 e toluene (C 6 H 5 CH 3 ) CCl 4 e SiCl 4 Casi non ideali Per una soluzione molto diluita, il comportamento del solvente si può descrivere con la legge di Raoult. Legge di Henry A temperatura costante, la quantità di un gas poco solubile che si discioglie in un dato volume di liquido è proporzionale alla pressione del gas nella fase gassosa sovrastante la soluzione C=K.P (oppure P B =K XBB) B

11 DEVIAZIONI DALLA LEGGE DI RAOULT Deviazioni positive (ΔH mix >0) CHCl 3 /CCl 4 CHCl 3 /CS 2 CH 3 OH/CS 2 Deviazioni negative (ΔH mix <0) HNO 3 /H 2 O HClO4/H 2 O H2O/HCl Per una soluzione pseudo-ideale il comportamento del solvente si approssima con la legge di Raoult, quello del soluto con la legge di Henry