Viscosità Energia superficiale. Pressione di vapore. Liquido + Liquido. Liquido + Gas. Liquido + Solido

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Corrado Mantovani
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2 Liquidi puri (proprietà) Viscosità Energia superficiale Pressione di vapore Liquidi Temperatura di fusione Temperatura di ebollizione soluzioni (proprietà) Liquido + Liquido Liquido + Gas Liquido + Solido

3 Viscosità Rappresenta l'attrito interno di un liquido, esprime la maggiore o minore facilità di scorrimento di uno strato del liquido rispetto ad uno strato adiacente. η ΔP π r 8 V l 4 t t tempo (sec) necessario perché il volume del liquido V (cm 3 ) scorra, con velocità uniforme nel tratto ( l ) di un tubo che ha raggio ( r ). P è la differenza di pressione fra i due estremi del tubo. Le dimensioni del coefficiente di viscosità in unità c.g.s. sono poise (dine*sec* cm -2 )

4 η f (MM, Interazioni) Composto Esano (C 6 H 14 ) Ottano (C 8 H 18 ) Decano (C 10 H 22 ) Dimensioni (nm) Coeff. Viscos. (cp) Composto Metanolo Glicol etilenico Glicerina Coeff. Viscos. (cp) CH 3 OH 0.6 CH 2 OH- CH 2 OH 19.9 CH 2 OH CHOH CH 2 OH 1490

Energia superficiale o tensione superficiale Ciascuna molecola interna alla massa del liquido, circondata da ogni parte da altre molecole che la attraggono, è sollecitata in tutte le direzione la

Per le molecole che costituiscono lo strato superficiale di un liquido, le sollecitazioni non sono ugualmente distribuite in tutte le direzioni, perché nella fase gassosa il numero di molecole

5 Energia superficiale o tensione superficiale Ciascuna molecola interna alla massa del liquido, circondata da ogni parte da altre molecole che la attraggono, è sollecitata in tutte le direzione la risultante delle sollecitazioni è statisticamente nulla. Per le molecole che costituiscono lo strato superficiale di un liquido, le sollecitazioni non sono ugualmente distribuite in tutte le direzioni, perché nella fase gassosa il numero di molecole presenti nell unità di volume è assai minore che nella fase liquida. Le sollecitazioni che agiscono su ciascuna molecola presente in superficie hanno una risultante non nulla diretta verso l interno del liquido e di conseguenza la superficie di un liquido tende a contrarsi Poiché all aumento dell area della superficie di un liquido corrisponde un aumento del contenuto di energia, la ricordata tendenza dei liquidi a contrarre la loro superficie è una manifestazione della tendenza di ogni sistema a portarsi allo stato con minor contenuto di energia.

6 Pressione di vapore v e c 1 e E evap RT v c c 2 P E evap RT c1 e c 2 P P c c 1 2 e E evap RT P C e E evap RT

8 Alla temperatura T Alla pressione P T v T l ; P v P l ; G v G l se si opera una variazione infinitesima di T si ha: T T + dt dato che l'energia libera dipende sia dalla pressione che dalla temperatura si ha: Le nuove condizioni di equilibrio sono: P P + dp G G + dg G V + dg V G l + dg l Ne risulta che: dg V dg l

9 G H - TS G U + PV - TS essendo H U + PV dgdu+pdv+vdp-tds-sdt Per il I principio della termodinamica U Q - L Per il II principio della termodinamica dq TdS dg VdP - SdT du dq - dl du TdS PdV quindi du - TdS + PdV 0 V V dp S V dt V l dp S l dt dp dt S S V l Indicando (S V S l ) S evap VV Vl S evap H T evap dp dt H evap T V Equazione di Clapeyron

10 Equazione di Clapeyron dp dt T H evap V Per gli equilibri Liquido-Vapore e Solido-Vapore con buona approssimazione possiamo dire che: 1) V V V l V V 2) il vapore abbia comportamento ideale V V RT/P 3) i H evap e H subl ( H cond e H brin ) siano costanti nel campo di temperatura considerata. L'equazione di Clapeyron assume la forma: ed integrando fra T1 e T2 si ha: dp dt P H R T evap 2 P1 P2 dp P H evap R T1 T2 dt T 2 ; ln P 2 H evap P 1 R T 2 - T 1 T 2 T 1

T e E Liquido Vapore V T f F Solido Liquido G A T o 0 calore latente calore latente Q Q Q Q tempo f g e v di fusione di evaporazione (quantità di calore) Diagramma isobaro di riscaldamento, relativo

11 T e E Liquido Vapore V T f F Solido Liquido G A T o 0 calore latente calore latente Q Q Q Q tempo f g e v di fusione di evaporazione (quantità di calore) Diagramma isobaro di riscaldamento, relativo ai passaggi di stato Solido Liquido vapore. Si noti che la diversa lunghezza dei tratti FG e EV vuol mettere in evidenza, qualitativamente, che i calori latenti di fusione sono sempre minori dei calori latenti di evaporazione (ad es. per l'acqua 6.0 e 41.9 kj*mol -1 )

12 Costruzione del diagramma di stato dell acqua Valori della pressione di vapore di H 2 O fra 60 C e C (quest ultima è la temperatura critica) T P T P T P ( C) (atm) ( C) (atm) ( C) (atm) * * * * * * * * * * * (estrapolato) Valori della temperatura di fusione del ghiaccio al variare della pressione esercitata dall esterno sul sistema acqua - ghiaccio Pressione (atm) Temperatura ( C) Pressione (atm) Temperatura ( C) ~3500 ~ ~20000 ~ ~40000 ~ 190

13 Diagramma di stato dell acqua

15 Le soluzioni

16 SOLUZIONE (S) soluto (s) + Solvente (S) Concentrazioni delle soluzioni Mescolamento di soluto + Solvente. Rapporto peso/peso n mol soluto V Solvente n mol soluto n mol Solvente n mol soluto g Solvente g soluto g Solvente Frazione molare (x) Molalità (m) Percento in peso (%) x s n o s n o s + n o S m s o ns 1kg( S) % s g g s s g S

17 Mescolamento di soluto + Solvente. Rapporto peso/volume n mol soluto V Soluzione n mol soluto V Soluzione g soluto V Soluzione n eq. soluto V Soluzione Molarità (M) Normalità (N) M n o s 1litro (S) N n o eq. 1litro (S) Per passare dalle unità di misura peso/peso alle unità di misura peso/volume è necessario conoscere la densità della soluzione. m d M M PF 1000

18 Mescolamento Soluzione + Solvente (si ottengono soluzioni più diluite) DILUIZIONE M i V i M f V f Mescolamento di due soluzioni dello stesso soluto Si ottengono soluzioni a concentrazione intermedia tra le due. V1 + V2 V3 M1V 1 + M 2V2 M 3V 3

19 Gli equivalenti H 2 O o g n eq M M eq massa equivalente eq Analisi chimica 2 * g di H si combinano con g di O H % g di H si combinano con 8.00 g di O O % CaO g di Ca si combinano con g di O Ca % g di Ca si combinano con 8.00 g di O O % CaH 2 Ca % Siccome 2.016g di H reagisce con g di O ed anche g di Ca reagiscono con 16.00g di O 2 * g di H si combinano con g di Ca H 4.70 %

20 HCl g di H si combinano con g di Cl Analisi chimica H 2.70 % Cl % Al 2 O 3 2*27.00 g di Al si combinano con 3*16.00 g di O Al % g di Al si combinano con g di O 9.00 g di Al si combinano con 8.00 g di O O % Al x Cl y g di Al si combinano con 3 * g di Cl Al % Cl % AlCl 3

21 Peso equivalente per un elettrolita Indicando l'elettrolita nella generica forma: A m B n ma n+ + n B m- M eq MF m n KCl K + + Cl - m1, n1 PE MF/1 BaCl 2 Ba Cl - m1, n2 PE MF/2 FeCl 3 Fe Cl - m1, n3 PE MF/3 H 4 SiO 4 4H + + (SiO 4 ) 4 - m4, n1 PE MF/4 Fe 2 (SO4) 3 2Fe (SO 4 ) 2- m2, n3 PE PF/6

22 N n eq 1 litro soluz. N 1 n eq litro soluz. 1 g M eq litro soluz. g MF Valenz 1 litro soluz. n molvalenz. 1 litro soluz. MValenz.

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