GLI STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA. Lo stato gassoso

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1 GLI STTI DI GGREGZIONE DELL MTERI Lo stato gassoso Classificazioe della materia MTERI Composizioe Struttura roprietà Trasformazioi 3 STTI DI GGREGZIONE SOLIDO (volume e forma propri) LIQUIDO (volume defiito e forma idefiita) GSSOSO (volume e forma idefiiti) 2 1

2 Stato gassoso Forze itermolecolari Le forze itermolecolari soo molto deboli ed iferiori a quelle cietiche che tedoo a disperdere le molecole. Caratteristiche No hao forma e volume proprio. Hao struttura disordiata. Soo comprimibili, hao desità molto più basse dei liquidi e dei 3 solidi. Stato liquido Forze itermolecolari Le forze itermolecolari soo sufficieti a teere vicie le molecole ma o a mateere l ordie ella struttura. Caratteristiche I liquidi hao u volume proprio ma o hao ua forma propria. Soo praticamete icomprimibili. Hao struttura disordiata. 4 2

3 Stato solido Forze itermolecolari Le forze itermolecolari soo sufficieti a teere vicie le molecole e a mateere l ordie ella struttura. Caratteristiche I solidi hao u volume e ua forma propria. Soo icomprimibili. Hao struttura ordiata. 5 assaggi di stato sublimazioe fusioe evaporazioe Stato solido Stato liquido Stato gassoso solidificazioe codesazioe edotermici esotermici briameto 6 3

4 I gas soo tra i sistemi chimici più semplici: presetao lo stesso comportameto idipedetemete dalla loro atura se la pressioe è sufficietemete bassa. RESSIONE: forza per uità di area = F Uità di misura di pressioe SI : ascal (a) 1 N m -2 ( 1kg m -1 s -2 ) 1 bar = 10 5 a 1 atm = a 1 atm = 760 torr (mmhg) 1 atm = 14.7 psi 7 Equazioe di stato per gas ideali Se la pressioe del gas è sufficietemete bassa, i gas mostrao u comportameto uiforme, idipedete dalla loro atura. C è quidi la possibilità di usare u modello che rappreseta il comportameto al quale tedoo tutti i gas al tedere a 0 della pressioe. Tale modello cosidera che il gas sia costituito da molecole co u volume complessivo trascurabile rispetto a quelle del recipiete i cui soo coteute ed ioltre che o esista alcua iterazioe tra di esse. Equazioe di stato: equazioe che esprime la relazioe tra le segueti variabili termodiamiche: f (,, T) = 0 8 4

5 I gas ideali l tedere a 0 della pressioe, per tutti i gas il prodotto m, tede ad uo stesso valore che dipede solo da T. lim(! 0 m ) = fuzioe di T ma idipedete dalla atura del gas. Ioltre, al tedere a 0 della pressioe, il rapporto m /T tede ad u valore che è lo stesso per tutti i gas idipedetemete da T. 9 lim m! 0 T = cost = R m = per moli di gas: = R: COSTNTE UNIERSLE DEI GS R = atm l mol -1 K -1 = J mol -1 K -1 = cal mol -1 K -1 Equazioe di stato per i gas ideali atm l mol T K T(K)=T( C) R atm l mol -1 K

6 Legge di vogadro olumi uguali di gas diversi elle stesse codizioi di T e cotegoo lo stesso umero di molecole, quidi a temperatura e pressioe costate, il volume occupato da u gas è direttamete proporzioale alla sua quatità (i moli). Defiiamo il volume molare m (l mol-1) come il volume occupato da 1 mole di gas i determiate codizioi di T e. (a T e cost) m (l mol-1) = cost (a T e cost) Defiedo come codizioi ormali (ST - Stadard Temperature ad ressure ) T = O C = 273,15 K = 1 atm Il volume occupato da ua mole di qualsiasi gas i codizioi ormali diveta m = 22,414 l/mol zoto 22,40 l 2NaN3(s) Δ Ossigeo 22,40 l Idrogeo 22,43 11l 2 Na(l) + 3N2 (g) Tempo di gofiaggio millisecodi MoS2 lubrificate S migliore combustioe 12 Fe2O3 itrappola il sodio metallico 6

7 Le miscele di gas L equazioe di stato dei gas perfetti è valida oltre che per i gas puri ache per i gas i miscela poiché: i gas si miscelao i modo omogeeo ogi gas presete i ua miscela si comporta come se fosse l uico gas presete (se o itervegoo reazioi chimiche) ? 1 mol r, T = 273 K, 0.5 mol He, T = 273 K, 1 mol r mol He, T = 273 K, La pressioe parziale ( i ) di u gas compoete di ua miscela è la pressioe che il gas eserciterebbe se occupasse da solo l itero volume occupato dalla miscela alla stessa T. 13 Le miscele di gas ideali Legge di Dalto o dell additività delle pressioi: la pressioe ale esercitata da ua miscela di gas ideali è uguale alla somma delle pressioi parziali dei sigoli compoeti = B = B I = = + B + C +... I = ( + B + C +... I ) Si possoo esprimere le pressioi parziali i fuzioe della frazioe molare del gas: X = = + B +... I = = = I = = = X 14 7

8 GS RELI I realtà le molecole o soo masse putiformi ma possiedoo u volume proprio; ioltre esistoo delle iterazioi tra le molecole. 15 Equazioi di stato per i gas reali I gas RELI seguoo l EQUZIONE DI STTO solo a BSS e LT T er descrivere più accuratamete il comportameto dei gas reali bisoga correggere l equazioe di stato dei gas ideali. Esistoo equazioi approssimate che mategoo la semplicità formale dell eq. di stato per i gas ideali. Tra queste: Eq. di a der Waals resupposti teorici: Le iterazioi itermolecolari determiao ua riduzioe dell efficacia degli urti co le pareti. Le molecole o possoo essere cosiderate putiformi, ma hao ua dimesioe fiita. 16 8

9 Diagramma di drews c liquido Gas uto critico 2 2 Miscela liquido vapore vapore Isoterma critica