Gas. Vapore. Forma e volume del recipiente in cui è contenuto. un gas liquido a temperatura e pressione ambiente. microscopico MACROSCOPICO

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1 Lo Stato Gassoso

2 Gas Vapore Forma e volume del recipiente in cui è contenuto. un gas liquido a temperatura e pressione ambiente MACROSCOPICO microscopico bassa densità molto comprimibile distribuzione casuale delle particelle

3 3

4 Parametri di stato!! Volume, V: in m 3, oppure (non ufficialmente) in L! Massa, m:! Pressione, P: in kg, oppure in mol in N m -2 = Pa, oppure in Atm! Temperatura, T: in K, oppure (non ufficialmente) in C

5 Pressione La forza applicata per unita di superficie P = F A La pressione atmosferica e il peso dell aria per unita di superfice

6 Misura della pressione atmosferica Evangelista Torricelli ( )

7 Esperimento di Torricelli 760 mm 1,000 atm = 760 mm Hg

8 Esercizio Calcolare la pressione atmosferica pari a 1 atm in unità del sistema internazionale. La densità del mercurio vale d = 13,59 g/ cm 3.

9 Esercizio Sapendo che il raggio della Terra è pari a 6370 Km valutate il peso dell atmosfera terrestre.

10 Esperimento di Torricelli 76,0 cm 1,000 atm = 760 mm Hg = 760 Torr = 1, Pa! =1013 mbar = 1013 hpa (ettopascal)

11 Misura della pressione di un gas Il manometro viene usato per misurare la differenza di pressione tra un gas e quella atmosferica.

12 Relazione tra volume e pressione Robert Boyle,

13 Esperimento di Boyle PV = k PV 22,414 t > 0 C t = 0 C P per 1 mole di gas a t=0 C PV=22,414

14 Esperimento di Boyle PV = k iperbole 1/P = k V retta

15 Misura della Temperatura scala Fahrenheit: [Daniel Gabriel Fahrenheit ( ) ha inventato il termometro ad alcool (1709) e quello a mercurio (1714)] lo zero e fissato dalla temperatura di una miscela di acqua, ghiaccio e sale da cucina, mentre la temperatura corporea media e circa 100. scala Celsius: [Anders Celsius, ] lo zero e fissato dalla temperatura di fusione del ghiaccio, mentre la temperatura di ebollizione dell acqua e 100. C = 5/9 (F-32) F = (9/5 x C) + 32

16 Relazione tra V, P e T Jacques Charles ( ) Joseph Louis Gay-Lussac ( )

17 Esperimento di Charles e Gay-Lussac: V vs T V0-273,15 C

18 scala assoluta delle temperature (Kelvin) V V T con P,n = cost. 0 K T (K) V = kt T(K) = t( C) + 273,15 Lord Kelvin ( )

19 Scala assoluta delle Temperature T(K) = t( C) + 273,15 V = V T V T V = kt con P,n = cost.

20 Esperimento di Charles e Gay-Lussac: P vs T P P T -273,15 C P 0 C t ( C) con V,n = cost. P = kt 0 K T (K)

21 Relazione tra volume e massa Legge Avogadro:! Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro conte di Quaregna e di Cerreto ( ) Volumi uguali di gas, alla stessa pressione e temperatura, contengono ugual numero di molecole. V n con T,P = cost. V = kn

22 Legge di stato dei gas P 1/V con T,n = cost. V n P T (Boyle) con T,P = cost. (Avogadro) PV = k 1 V = k 2 n con V,n = cost. (Gay Lussac, Charles) P = k 3 T PV nt PV = cost. nt

23 Legge di stato dei gas PV = nrt R = costante universale dei gas = 0,0821 L atm mol -1 K -1 = 8,314 J mol -1 K -1

24 Condizioni Normali e Standard di pressione e temperatura! Condizioni normali (c.n.) P=1 atm T=273,15 K (t=0 C) Condizioni standard (STD) P=1 atm T=298,15 K (t=25 C) Che volume occupa 1 mole di gas in c.n.? V = nrt P V = 1, 0 mol 0, 0821 atm L mol 1 273, 15 K 1, 0 atm = 22, 414L

25 normal metro cubo! Condizioni normali (c.n.) P=1 atm T=273,15 K (t=0 C) un parametro commerciale per i gas è il Nm3 (normal metro cubo) a quante moli corrisponde 1 Nm3 di (qualsiasi) gas? n = P RT V n = 1, 0 atm 1000(L) = 44, 6mol 0, 0821 atm L mol 1 273, 15 K

26 PV = nrt

27 Densità relativa La densita relativa di un gas si misura pesando un dato volume di gas a temperatura e pressione costanti rispetto al peso di un gas noto nelle stesse condizioni m 1 m 2 = d 1 d 2 d 1 d 2 = M 1 M 2

28 Il lungo cilindro di una pompa per bicicletta ha un volume di 1131 cm 3 e viene riempito con aria a 1,02 atm. Otturando il foro d uscita, si spinge lo stantuffo fino a raggiungere un volume d aria di 517 cm 3. Calcolare la presione in atmosfere all interno della pompa. Vedi anche esercizi 11, 12 del capitolo 4

29 Un pallone meteorologico pieno di elio ha un volume di 1, L a 1,00 atm e 30 C. Salendo raggiunge un altezza a cui si ha una pressione di 0,60 atm e una temperatura di 20 C. Che valore raggiunge il volume del pallone? Si assuma che il pallone possa dilatarsi in modo tale che la pressione interna sia quasi uguale a quella esterna. Vedi anche esercizi 19, 20, 21 e 22 del capitolo 4

30 ! L acido nitrico concentrato reagisce con il rame per produrre biossido d azoto e ioni rame in soluzione secondo la reazione bilanciata: Cu(s) + 4 H + (aq) + 2 NO 3- (aq) 2 NO 2 (g) + Cu 2+ (aq) + 2 H 2 O(l) Supponiamo che nella reazione vengano consumati 6,80 g di rame e che NO 2 venga raccolto alla pressione di 0,970 atm e alla temperatura di 45 C. Calcolare il volume di NO 2 prodotto. Vedi anche esercizi 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 e 32 del capitolo 4

31 Miscele di Gas: la legge di Dalton P A P B P C P TOT = P A + P B + P C! n TOT = n A + n B + n C! P TOT V = n tot RT

32 Miscele di Gas: la legge di Dalton P A V = n A RT! P TOT V = n tot RT Frazione Molare

33 Densita e massa molecolare (media) di una miscela di gas perfetti Esempio: l aria N 2 78,08%; O 2 20,95%; Ar 0,934% ; gas in traccia

34 ! Quando NO 2 viene raffreddato fino alla temperatura ambiente, una parte reagisce per formare il dimero, N 2 O 4, attraverso la reazione 2 NO 2 (g) N 2 O 4 (g) In un recipiente, ad alta temperatura, e del volume di 10,0 L, vengono posti 15,2 g di NO 2 e quindi il recipiente viene raffreddato a 25 C. Si misura una pressione totale di 0,500 atm. Che pressioni parziali e che frazioni molari di NO 2 e di N 2 O 4 sono presenti?. Vedi anche esercizi 33,34,35,36,37,38 del capitolo 4

35 1 Un comune clorofluorocarburo contiene il 58,64 % di cloro, il 31,42% di fluoro e carbonio. (a) Calcolare la formula minima di tale composto. (b) 100 grammi di questo composto gassoso a T=25 C e P=1 atm occupano un volume di 20,27 L. Determinare la massa molecolare del clorofluorocarburo? (c) Scrivere la formula molecolare.

36 ! Un campione solido di Rb 2 SO 3 del peso di 6,24 g reagisce con 1,38 L di HBr gassoso, misurato a 75 C e 0,953 atm. Il RbBr solido estratto dai prodotti di reazione e purificato, ha una massa di 7.32 g. (a) Qual era il reagente limitante? (b) Quel e la resa teorica di RbBr, assumendo una reazione completa? (c) Qual e la resa percentuale effettiva del prodotto?.

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