Stati di aggregazione della materia unità 2, modulo A del libro

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1 Stati di aggregazione della materia unità 2, modulo A del libro

2 Gli stati di aggregazione della materia sono tre: solido, liquido e gassoso, e sono caratterizzati dalle seguenti grandezze: Quantità ---> moli o grammi (mole=g/pm) Volume = spazio che una sostanza occupa = volume del recipiente per i gas ----> cm 3, ml. Temperatura: misura del livello di calore di una sostanza, fornisce indicazioni sulla direzione del flusso di calore ----> gradi Celsius ( C), gradi Kelvin (K), gradi Farenheit ( F) punto di congelamento dell acqua = 0 C = K =32 F punto di ebollizione dell acqua = 100 C = K = 212 F K corrisponde al punto triplo dell acqua K = C K = ( F-32)*5/ Pressione: forza esercitata per unità di superficie, fornisce indicazioni sulla direzione del flusso di materia ----> Newton m -2 = Pa, più comune l uso del kpa 1 atm = 760 mm Hg = 760 Torr = kpa = bar

3 Nel caso dei gas, esiste una importante relazione che correla i 4 parametri visti nella precedente diapositiva: è la EQUAZIONE DI STATO DEI GAS PERFETTI O IDEALI PV = nrt dove P è la pressione (in atm), V è il volume (in L), T è la temperatura (in K), n è il numero di moli (in mol) ed R è la costante universale dei gas e vale L atm K -1 mol -1. Spesso si lavora in condizioni di pressione e temperatura standard (STP): a queste condizioni la T è pari a 0 C= K e la P è pari a 1 atm=760 mm Hg. A T sufficientemente basse, diminuisce l energia cinetica media, le forze attrattive intermolecolari prendono il sopravvento e si ha il passaggio allo STATO LIQUIDO (alla temperatura di liquefazione). Quando un liquido viene messo in un recipiente chiuso, parte delle molecole passa dalla fase liquida a quella gassosa (evaporazione), ma, poiché non possono uscire dal sistema, tenderanno a tornare alla fase liquida a causa del loro moto casuale: si parla allora di equilibrio dinamico, con evaporazione bilanciata da molecole che tornano a liquido. Le molecole costituenti la fase gassosa esercitano sul liquido una pressione, che prende il nome di TENSIONE DI VAPORE.

4 Supponiamo di avere una certa massa di gas che occupa un certo volume, ad esempio 7 L, alla pressione di 0.2 atm e alla temperatura di 298 K. Ci si domanda quale sia il volume occupato dal medesimo gas alla stessa temperatura ma alla pressione di 1 atm. Come si può risolvere questo quesito? Semplicemente procedendo con il seguente ragionamento: noi sappiamo che PV = nrt E sappiamo inoltre che, per una certa massa costante di un gas, si può dire che PV = cost T allora possiamo dire che P 1 V 1 P 2 V = T 1 T 2 Risoluzione del problema. Attrubuiamo a V 1 il valore di 7 L, a T 1 il valore di 298 K e a P 1 il valore di 0.2 atm: questi valori corrispondono alla situazione iniziale; se T 2 è uguale a T 1 e P 2 è pari a 1 atm, l unica incognita è V 2, che quindi è uguale a P 1 V 1 T 2 V 2 = = 1.4 L P 2 T 1 Il problema è così risolto. Se l incognita è la pressione o la temperatura è sufficiente costruire la formula inversa correttamente, rispetto alla variabile richiesta dal problema.

5 Esercizi riassuntivi 37) Se si vogliono utilizzare 0.10 moli di idrogeno molecolare gassoso alle condizioni standard quale volume, espresso in millilitri, bisogna prelevare? a) 22,4 ml b) ml c) 2240 ml d) 1000 ml 38) Se una certa quantità di gas occupa un volume di 3.00 L alla pressione di 2 atm ed alla temperatura di 25.0 C, quale volume occuperà alla pressione di 1 atmosfera,se la temperatura rimane invariata? a) 6 ml b) 6 L c) 0.6 L d) 0.6 ml 39) Determinare il numero di moli di biossido di carbonio contenute in un recipiente del volume di 20.0 L a 20.0 C e alla pressione di 5.00 atm. R= atm L mol -1 K -1 a) b) 4.16 c) d) ) Determinare il volume occupato da 8.50 moli di gas a 25.3 C e 5.74 atm di pressione. R= atm L mol -1 K -1 a) 72.6 L b) 36.3 L c) L d) 3.07 L

6 Esercizi riassuntivi 41) Calcolare la pressione esercitata da 6 moli di un gas alla temperatura di 310 K se il volume del recipiente è di 2.0 litri. R= atm L mol -1 K -1 a) 38 atm b) 76 atm c) 7.6 atm d) 3.8 atm 42) Se si vogliono utilizzare 0.10 moli di idrogeno molecolare gassoso alle condizioni standard quale volume bisogna prelevare? a) 22.4 L b) 2.24 ml c) 22.4 ml d) 2.24 L 43) Determinare il numero di moli di ammoniaca contenute in un recipiente del volume di 20.0 L a 25.5 C e alla pressione di 5.70 atm. R= atm L mol -1 K -1 a) 4.65 mol b) 46.5 mol c) 23.3 mol d) 465 mol 44) Se una certa quantità di gas occupa un volume di 2.00 L alla pressione di 2 atm ed alla temperatura di 25.0 C, quale volume occuperà alla temperatura di 50.0 C, se la pressione rimane invariata? a) 2.17 ml b) 217 L c) 2.17 L d) 21.7 L

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