Gas Ideale: Legge di Charles. V t =V 0 (1+αT)

Transcript

1 Gas Ideale: Legge di Charles V t =V 0 (1+αT)

2 Gas Ideale: Legge di Charles Repeating the experiment with different gases or different starting V, we can observe different linear curves, but the intercept with X axis is always at -273,15 C, corresponding to V = 0: this is the minimum value of T. T(K)= T( C) + 273,15

3 A sample of carbon monoxide gas occupies 3.20 L at 125 C. At what temperature will the gas occupy a volume of 1.54 L if the pressure remains constant? V 1 /T 1 = V 2 /T 2 V 1 = 3.20 L V 2 = 1.54 L T 1 = K T 2 =? T 1 = 125 ( C) (K) = K T 2 = V 2 x T 1 V L x K = = 192 K 3.20 L 28

4 Gas Ideale: Legge di Avogadro E una conseguenza delle legge di Charles, sebbene sia stata definita in maniera indiendente. Il volume di un gas è sempre lo stesso con un ugual numero di moli (nelle stesse condizioni di T e P) In particolare a 0 C e 1 atm (condizioni normali), il volume occupato da un mole di un gas è V 0 = 22,414 litri. V t /T=V 0 /T 0

5 V number of moles (n) V = constant x n Legge di Avogadro Constant temperature Constant pressure V 1 / n 1 = V 2 / n 2 30

6 Gas Ideale Legge di Volta Gay-Lussac Volume costante P/T = cost P o /T o = P 1 /T 1 Aumenta T, aumenta P: P t =P 0 (1+βT) con β=1/273,15 P t /T=P 0 /T 0

7 Ammonia burns in oxygen to form nitric oxide (NO) and water vapor. How many volumes of NO are obtained from one volume of ammonia at the same temperature and pressure? 4NH 3 + 5O 2 4NO + 6H 2 O 1 mole NH 3 1 mole NO At constant T and P 1 volume NH 3 1 volume NO 32

8 Riassunto delle leggi parziali dei Gas Boyle s Law 33

9 Charles Law 34

10 Avogadro s Law 35

11 Equazione dei Gas Ideali Legge di Boyle: P 1 (at constant n and T) V Legge di Charles: V T (at constant n and P) Legge di Avogadro: V n (a P e T costanti) V nt P nt V = costante x = R nt P P PoVo = P 1 V 1 To T 1 R è la costante dei gas PV = nrt 36

12 Le condizioni 0 C e 1 atm sono dette condizioni normali. Esperimenti mostrano che a CN, 1 mole di un gas ideale occupa L. PV = nrt R = PV nt (1 atm)(22.414l) = (1 mol)( K) R = L atm / (mol K) 37

13 What is the volume (in liters) occupied by 49.8 g of HCl at NTP? T = 0 C = K PV = nrt V = nrt P P = 1 atm n = 49.8 g x 1 mol HCl g HCl = 1.37 mol V = L atm 1.37 mol x x K mol K 1 atm V = 30.7 L 38

14 Densità (d) d = m V = PM RT m è la massa del gas in g M è il PM del gas Peso molecolare (M ) di una sostanza gassosa drt M = d è la densità del gas in g/l P densità relativa d A /d B = M A / M B 39

15 A 2.10-L vessel contains 4.65 g of a gas at 1.00 atm and 27.0 C. What is the molar mass of the gas? drt M = d = m P V 4.65 g = = 2.21 g 2.10 L L M = 2.21 g L L atm x x K mol K 1 atm M = 54.5 g/mol 40

16 Stechiometria dei Gas What is the volume of CO 2 produced at 37 0 C and 1.00 atm when 5.60 g of glucose are used up in the reaction: C 6 H 12 O 6 (s) + 6O 2 (g) 6CO 2 (g) + 6H 2 O(l) g C 6 H 12 O 6 mol C 6 H 12 O 6 mol CO 2 V CO g C 6 H 12 O 6 x 1 mol C 6 H 12 O g C 6 H 12 O 6 6 mol CO x 2 = mol CO 1 mol C 6 H 12 O 2 6 V = nrt P L atm mol x x K mol K = = 4.76 L 1.00 atm 41

17 Miscele di Gas Per I gas ideali non c è differenza nell applicazione delle leggi dei gas per gas puri o loro miscele, perchè non ci sono differenze chimiche. Ciascun componente della miscele ha a disposizione il volume del recipinete e contribuisce alla pressione totale tramite la sua pressione parziale. La pressione parziale di un gas in una miscela è la pressione che quel gas eserciterebbe da solo nel recipiente: Dalton Law P = P 1 + P 2 + P 3 + P n = P i

18 Gas mixture Per l i-componente: P i V = n i RT (1) Per la miscela: P i V = n i RT (2) con n i = n 1 + n 2 + n 3 + n n = n Dividendo (1) e (2) P i V/ PV = n i RT/ nrt P i / P = n i / n = χ i = frazione molare P i = χ i P

19 Legge di Dalton V e T sono constant P 1 P 2 P total = P 1 + P 2 44

20 Considerando il caso di due gas, A e B, in un recipiente di volume V. P A = n A RT V n A numero di moli di A P B = n B RT V P T = P A + P B X A = n B numero di moli di B n A n A + n B X B = n B n A + n B P A = X A P T P B = X B P T P i = X i P T Frazione molare (X i ) = n i n T 45

21 A sample of natural gas contains 8.24 moles of CH 4, moles of C 2 H 6, and moles of C 3 H 8. If the total pressure of the gases is 1.37 atm, what is the partial pressure of propane (C 3 H 8 )? P i = X i P T P T = 1.37 atm X propane = = P propane = x 1.37 atm = atm 46

22 La distribuzione delle velocità per le molecule di azoto a tre temperature differenti u rms = 3RT M La distribuzione delle velocità di tre gas alla stessa temperatura 47

23 La diffusione dei Gas è il mescolamento graduale delle molecule di un gas con le molecule di un altro grazie alle loro proprietà cinetiche. r 1 r 2 = M 2 M 1 molecular path NH 4 Cl NH 3 17 g/mol HCl 36 g/mol 48

24 La libera diffusione di un Gas è il processo per cui un gas sotto pressione sfugge da un compartimento di un contenitore nell altro attraverso un piccolo foro. r 1 r 2 = t 2 t 1 = M 2 M 1 Nickel forms a gaseous compound of the formula Ni(CO) x What is the value of x given that under the same conditions methane (CH 4 ) effuses 3.3 times faster than the compound? r 1 = 3.3 x r 2 M 1 = 16 g/mol M 2 = r 1 r 2 ( ) 2 x M 1 = (3.3) 2 x 16 = x 28 = x = 4.1 ~ 4 49

25 Deviazioni dal comportamento Ideale 1 mole di un gas ideale PV = nrt Repulsive Forces n = PV RT = 1.0 Attractive Forces 50

26 Effetto delle forze intermolecolari sulla pressione di un gas. 51

27 Equazione di Van der Waals gas nonideali 52 ( P + an 2 ) (V nb) = nrt V 2 } corrected pressure } corrected volume