Liquidi, Solidi e Forze Intermolecolari

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Fabia Grosso
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1 Liquidi, Solidi e Forze Intermolecolari

2 Distanze tra molecole Stati Fisici (Fase) Comportamento atipico

3 La maggiore differenza tra liquidi e solidi consiste nella libertà di movimento delle loro molecole o atomi In un liquido, l energia termica supera parzialmente le attrazioni intermolecolari, permettendo alle particelle di muoversi le une rispetto alle altre Gli atomi o le molecole in un solido sono virtualmente fermi nella loro posizione e vibrano soltanto attorno ad un punto fisso

5 I solidi si dicono cristallini, quando i loro atomi o molecole sono disposti in una matrice tridimensionale ben ordinata, si dicono amorfi, quando i loro atomi o molecole non hanno uno specifico ordine

6 Variazioni di Stato Temperatura e pressione

7 Il GPL (Gas di Petrolio Liquefatto) è composto principalmente da propano, che è un gas a temperatura e pressione atmosferica. A pressioni maggiori di 2.7 atm è liquido

8 Forze Intermolecolari L entità delle forze intermolecolari tra le molecole o atomi che compongono una sostanza determina il suo stato, solido, liquido o gassoso, a una data temperatura. Le forze intermolecolari sono originate dalle interazioni tra le cariche, cariche parziali, e cariche temporanee sulle molecole, in accordo con la legge di Coulomb

9 Forze di dispersione o forze di London

10 La grandezza della forza di dispersione dipende dalla facilità con cui gli elettroni nell atomo o nella molecola possono muoversi o polarizzarsi in risposta ad un dipolo istantaneo, che a sua volta dipende dalla dimensione (o volume) della nuvola elettronica

11 Forze dipolo-dipolo Le forze dipolo-dipolo esistono in tutte le molecole polari (P.F. e P.E. maggiori)

12 La polarità delle molecole che compongono i liquidi è importante anche nella determinazione della miscibilità, la capacità di mischiarsi senza separarsi in due strati

13 Forze dipolo-dipolo Legame Idrogeno

14 Le sostanze composte da molecole che formano legami idrogeno hanno punti di fusione e di ebollizione più elevati rispetto a quelle costituite da molecole che non formano legami idrogeno

15 La forza ione dipolo si presenta quando un composto ionico viene miscelato con un composto polare

16 Processo di Vaporizzazione e di Condensazione

17 I processi di evaporazione La velocità di evaporazione aumenta all aumentare della temperatura. La velocità di evaporazione aumenta all aumentare dell area superficiale. La velocità di evaporazione aumenta al diminuire delle forze intermolecolari.

18 L evaporazione è un processo endotermico, ossia richiede energia Il nostro corpo utilizza la natura endotermica dell evaporazione per raffreddarsi La condensazione, l opposto dell evaporazione, è un processo esotermico

19 Pressione di vapore ed equilibrio dinamico equilibrio dinamico: liquido gas La pressione di vapore di un particolare liquido dipende dalle forze intermolecolari presenti nel liquido e dalla temperatura

20 Dipendenza dalla temperatura della pressione di vapore Punto di ebollizione Il punto di ebollizione di un liquido è la temperatura alla quale la sua pressione di vapore uguaglia la pressione esterna. Le bolle nell acqua bollente sono pacchetti di acqua gassosa che si sono formati all interno del liquido. Le bolle fluiscono verso la superficie e si allontanano come acqua gassosa o vapore.

21 Punto Critico Fluidi Supercritici Estrazione della caffeina con CO 2 supercritica

22 Sublimazione Le molecole con energia termica sufficientemente alta possono staccarsi dalla superficie del ghiaccio, dove, come nei liquidi, le molecole interagiscono meno strettamente di quanto non accada all interno del solido a causa di minori interazioni molecola-molecola, e passare direttamente nello stato gassoso

23 Curva di Riscaldamento dell acqua

24 Regioni Linee Punto Triplo

26 Soluzioni soluzioni in fase gassosa liquida solida Chimica generale ed Inorganica: Chimica Generale solvente e soluto concentrazione unità % in peso % in volume molarità - M molalità - m frazione molare - χ ppm, ppb, ppt

27 Soluzioni proprietà colligative Chimica generale ed Inorganica: Chimica Generale FIGURA Osservazione della direzione di flusso del vapor d Abbassamento della pressione di vapore Legge di Raoult P a =P a c a acqua

28 Soluzioni pressione osmotica Chimica generale ed Inorganica: Chimica Generale

29 Soluzioni innalzamento ebullioscopico Chimica generale ed Inorganica: Chimica Generale abbassamento crioscopico H 2 O k c =1,86; k b =0,512

30 Soluzioni Chimica generale ed Inorganica: Chimica Generale impieghi pratici delle proprietà colligative

31 Soluzioni Chimica generale ed Inorganica: Chimica Generale coefficiente di van t Hoff NaCl 2 glucosio 1 Pb(NO 3 ) 2 3

32 Binomio di Van t Hoff (elettroliti deboli) A bb + cc i=1+a(n-1) 32

33 1. Una soluzione formata da benzene C 6 H 6 e da n-ottano C 8 H 18 ha a 60 C la tensione di vapore di 300 Torr. A tale temperatura la tensione di vapore del benzene puro è 385 Torr e quella n-ottano puro è di 78 Torr. Calcolare le frazioni molari dei due componenti in soluzione ed in fase gas. 2. Una soluzione acquosa di Na 3 PO 4 bolle a C. Sapendo che la K eb =0.52 e K cr =1.86, calcolare il punto di congelamento di questa soluzione. 3. Si vuole preparare una soluzione antigelo contenente glicole etilenico CH 2 OH-CH 2 OH, avente una capacità anticongelante fino alla temperatura di -10 C. Calcolare i grammi di glicole da aggiungere ad 1 kg di acqua (K cr =1.86). 4. La soluzione acquosa di un soluto non elettrolita inizia a bollire a C. Dopo un certo tempo il 50% dell acqua è passata in fase vapore. Spendo che K eb =0.52. Calcolare ora il nuovo punto di ebollizione 5. Calcolare la tensione di vapore a 20 C di una soluzione formata da 6.5 g di Na 2 SO 4 e da 50 g di H 2 O. La tensione di vapore dell acqua pura a 20 C è Torr, il sale si può considerare totalmente dissociato.

34 6. La pressione osmotica del sangue è di 5780 torr a 37 C. Alla stessa temperatura, calcolare la concentrazione molare delle soluzioni formate dalle tre seguenti sostanze che sono tutte isotoniche con il sangue: a)glucosio (non elettrolita) b)nacl (elettrolita forte) c)na 3 PO 4 (elettrolita forte) d)hclo 2 (elettrolita debole grado di dissociazione a=0.56) 7. Un elettrolita binario AB è disciolto in acqua. In una soluzione contente 17.9 g di AB e 50.0 g di H 2 O il grado di dissociazione dell elettrolita è a= Sapendo che la soluzione congela a C, calcolare il peso molecolare di AB. (k cr =1.86) 8. La pressione osmotica a 25 C di 1 L di soluzione di urea CO(NH) 2 (non elettrolita) è di 3.2 atm. Calcolare i grammi di urea disciolti nella soluzione. Calcolare inoltre l abbassamento crioscopico di questa soluzione sapendo che la sua densità è 1.02 g/ml e che la K cr dell acqua è Un litro di soluzione acquosa di cloruro di sodio, di densità d=1.1 g/ml, congela a -3.3 C. Calcolare la pressione osmotica della soluzione alla temperatura di 25 C. 10. A 25 C e a 1 atm, quale ha una maggiore pressione osmotica tra una soluzione di saccarosio al 46% in peso con densità 1.21 g/ml e una 1.50 M (saccarosio C 12 H 22 O 11 ).

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