Gas. Chimica generale ed Inorganica: Chimica Generale. I palloni ad aria calda

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1 Gas I palloni ad aria calda

2 Gas FIGURA 6-1 Lo stato gassoso di tre alogeni (Gruppo 17)

3 Gas FIGURA 6-1 Lo stato gassoso di tre alogeni (Gruppo 17)

4 Gas FIGURA 6-2 Illustrando la pressione esercitata da un solido p =dgh

5 Gas Barometro di Torricelli 760mmHg=760torr=1atm=1,01325bar=1, Pa

6 Gas FIGURA 6-6 Relazione tra pressione e volume del gas - Legge di Boyle legge di Boyle Mariotte T,n cost. V 1/P segue V = a 1/P ossia PV=a

7 Gas legge di Boyle Mariotte FIGURA 6-7 Applicazione della legge di Boyle - L Esempio 6-4 illustrato

8 Gas legge di Boyle Mariotte FIGURA 6-7 Applicazione della legge di Boyle - L Esempio 6-4 illustrato

9 Gas legge di Charles legge di Gay-Lussac P,n cost. FIGURA 6-8 Il volume di un gas in funzione della temperatura V T Segue V = bt Legge di Amontons

10 Gas legge di Avogadro V/n=cost 3 T,P cost. FIGURA 6-9 Formazione di acqua - osservazione reale dell ipotesi di Avogadro Volumi uguali di gas differenti nelle stesse condizioni di temperatura e pressione contengono lo stesso numero di molecole Ad una data temperatura e pressione, il volume di un gas è direttamente proporzionale alla sua quantità V n cioè V = c n

11 Gas STP, condizoni standard di temperatura e pressione FIGURA 6-10 Il volume molare di un gas visualizzato STP P= 1 atm, T= K 1mol (STP) 22,4 L

12 Gas Equazione dei Gas Ideali nt V P pv nrt V 1/P Boyle e Mariotte V T Charles Gay-Lussac V n Avogadro 3 Latm m Pa R 0,082 8,31 molk molk

13 Equazione generale dei Gas pv nrt, R pv nt R p V 1 n T p n 2 2 V T 2 2

14 Gas legge di Dalton FIGURA Illustrazione della legge di Dalton sulle pressioni parziali

15 Gas legge di Dalton FIGURA Illustrazione della legge di Dalton sulle pressioni parziali P a =P tot c a c a= n a /n tot frazione molare

16 Gas teoria cinetico molecolare dei gas iv) FIGURA 6-16Visualizzazione del moto molecolare i) un gas è composto da un numero enorme di particelle - molto piccole e perfettamente sferiche (puntiformi) - in moto costante rettilineo e caotico; ii) il sistema gas, ad una temperatura lontana da quella di liquefazione, è quasi esclusivamente spazio vuoto; iii) le particelle, in assenza di forze di coesione, collidono fra loro e con le pareti; le particelle interagiscono fra loro e con le pareti solo durante gli urti - urti elastici; v) le particelle scambiano energia (momento) durante le collisioni

17 Soluzioni Il dissolversi di un cubetto di zucchero

18 Soluzioni soluzioni in fase gassosa liquida solida solvente e soluto concentrazione unità % in peso % in volume molarità - M molalità - m frazione molare - χ ppm, ppb, ppt

19 Reazioni Chimiche FIGURA 4-6 Preparazione di K 2 CrO M - L Esempio 4-9 illustrato

20 Soluzioni soluzioni in acqua solubilità effetto della temperatura

21 Soluzioni solubilità dei gas - effetto della pressione legge di Henry C=kp gas C=V gas /V slz tensione di vapore di una soluzione legge di Raoult p A =χ A p A A = slv; B = slt χ A +χ B = 1

22 Soluzioni proprietà colligative FIGURA Osservazione della direzione di flusso del vapor d acqua

23 Soluzioni pressione osmotica

24 Soluzioni impieghi pratici delle proprietà colligative

25 Soluzioni innalzamento ebullioscopico abbassamento crioscopico H 2 O k c =1,86; k b =0,512

26 Soluzioni coefficiente di van t Hoff NaCl 2 glucosio 1 Pb(NO 3 ) 2 3

27 Soluzioni interazioni ioniche proprietà colligative coefficiente di van t Hoff NaCl 2 glucosio 1 Pb(NO 3 ) 2 3

28 Esercizi Un gas a 25 C occupa un volume di 2 l alla pressione di 650 torr. Calcolare il volume alla pressione di 1 atm alla stessa temperatura. Un gas il cui volume a 27 C è 300 ml viene riscaldato a pressione costante, finché il volume diventa 630 ml. Calcolare la temperatura finale in gradi centigradi. Calcolare il volume occupato a STP da 143 g di O 2, il peso di 33.6 l di O 2. Calcolare il numero di molecole di CH 4 contenute in 5.6 l di questo gas a STP.

29 Esercizi Un gas occupa il volume di a10 l a STP ed il suo peso è di 15.2 g. Calcolare: a) Il peso molecolare di questo gas b) Il numero di molecole di gas c) Se la temperatura resta costante e la pressione è ridotta di 1/100 di quella iniziale, il valore del nuovo volume d) Se la pressione è costante e la temperatura è portata a 100 K, il valore del nuovo volume

30 Esercizi Una bombola d acciaio del volume di 12.5 l è piena di etano alla pressione di 7.5 atm ed alla temperatura di 0 C. Sono stati usati 60 g di gas. Calcolare i grammi di gas rimasti nella bombola. Un pallone aerostatico è riempito, a livello del mare con He alla temperatura di 20 C fino a quando la pressione interna eguaglia la pressione atmosferica pari a 0.95 atm. Il pallone viene fatto salire fino ad un altezza di 3000 metri dove la pressione atmosferica è di 0.80 atm e la temperatura di 5 C. Calcolare la variazione percentuale del volume del pallone tra il suo valore a livello del mare ed il suo valore a 3000 m.

31 Esercizi Uno pneumatico è riempito con aria alla pressione di 2 atm alla temperatura di 20 C. Viaggiando, lo penumatico raggiunge la temperatura di 60 C ed il suo volume aumenta del 7%. Calcolare la nuova pressione. Tra biossido di carbonio e superossido di sodio avviene la seguente reazione: 4NaO 2(s) + 2CO 2(g) 2Na 2 CO 3(s) + 3O 2(g) Calcolare: I grammi di NaO 2 che reagiscono con 1 l di CO 2 ad 1 atm e 27 C I litri a STP di ossigeno e il numero delle molecole d ossigeno che si formano in questa reazione.

32 Esercizi Sia data la reazione 3CuO (S) + 2NH 3(g) 3Cu (s) +N 2(g) + 3H 2 O (g) 11.4 g di CuO furono fatti reagire con 4 l di NH 3 a STP, Calcolare: a) Quale specie è in eccesso ed in quale quantità b) I litri a 130 C e 1.2 atm di N 2 e H 2 O prodotti c) Le pressioni parziali del miscuglio gassoso alla pressione di 42 atm

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 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. Una soluzione acquosa di cloruro di sodio, di densità d=1.1 g/ml, presenta un abbassamento crioscopico di 3.3 C. Calcolare la pressione osmotica della soluzione alla temperatura di 25 C.

34 6. 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. 7. La pressione osmotica del sangue è di 5780 torr a 37 C. 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) 8. 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)

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