Miscele di gas Pressione parziale di un gas in una miscela gassosa: pressione esercitata da un componente della miscela se occupasse da solo l intero volume a disposizione della miscela.(legge di DALTON) In altre parole, ciascun gas in una miscela si comporta indipendentemente dagli altri gas presenti e la pressione totale è la somma delle pressioni parziali dei singoli gas.
Miscela di gas 1, 2 e 3 Pressioni parziali dei gas P 1 P 2 P 3 Applicando l equazione di stato per ogni gas P 1 = n1 R T P 2 = n2 R T P 3 = n3 R T V V V P= P 1 + P 2 + P 3 = n1 R T + n2 R T + n3 R T V V V Da cui P= (n1+n2+n3) RT = NRT V V N è il numero totale delle moli
Relazione tra pressione totale e pressione parziale P1 = n1 P N n1/n= FRAZIONE MOLARE P 1 = n1 P N La pressione parziale di un componente è data dal prodotto della sua frazione molare per la pressione totale della miscela
Esercizio: - Una miscela gassosa è costituita dai gas A, B e C, tutti aventi la stessa pressione parziale. Se la pressione totale della miscela è 15 atm, calcolare la pressione parziale dei gas e la loro frazione molare x= Pa=Pb=Pc P tot= Pa + Pb + Pc= 15 3x= 15, x=5 Pa=Pb=Pc= 5 atm Pa= Xa Ptot Xa= Pa/Ptot= 5/15= 0,33 Xb= 0,33 Xc= 0,33
Esercizio: Un recipiente di 5 L, alla temperatura di 30 C, contiene 1g di He, 1 g di CH 4 ed 1 g di Ar. Calcolare le pressioni parziali dei tre gas e la pressione totale (in atm). PV=NRT P parz = X P tot Moli He= 1/ 4= 0,25 mol Moli CH 4 = 1/ 16= 0,0625 mol Moli Ar= 1/40=0,025 mol Moli totali= 0,25+ 0,0625+ 0,025= 0,3375 mol P= NRT/V = (0,3375 *0,0821 * 303) / 5 = 1,68 atm P He = (0,25/ 0,3375) * 1,68 = 1,24 atm P CH4 = 0,31 atm P Ar = 0,124 atm NB= la frazione molare è Un numero adimensionale!!!!!
FRAZIONE MOLARE La frazione molare è una grandezza usata per esprimere la concentrazione di una specie chimica in una miscela omogenea (liquida, solida o gassosa) Per una miscela di a e b Xa= moli a/(moli a + moli b) Xb= moli b/ (moli a + moli b) da cui Xa + Xb = 1
soluzioni Miscela omogenea di due o più sostanze solvente (preponderante) + soluto In genere il solvente è liquido (es. acqua) Il soluto è solido, liquido, gas
Tipi di soluzioni Solvente liquido e soluto solido es. acqua + sale Solvente liquido e soluto liquido es. acqua + alcool Solvente liquido e soluto gassoso es. acqua e anidride carbonica
concentrazione Esprime la quantità di soluto e solvente presenti in soluzione Le quantità di soluto e solvente possono essere espresse in varie modalità: soluto (grammi,volumi,moli) solvente (grammi,volumi)
Percentuale peso/peso grammi soluto/100 grammi soluzione Percentuale volume/volume ml soluto / 100 ml soluzione Percentuale peso/volume grammi soluto / 100 ml soluzione Molarità moli soluto / litro soluzione Normalità Equivalenti # soluto / litro soluzione Molalità moli soluto / 1 Kg solvente Frazione molare moli componente / moli totali(soluto+solvente) # vedi oltre
La concentrazione percentuale in massa (% p/p o m/m) indica la quantità in grammi di soluto sciolta in 100 grammi di soluzione. La concentrazione percentuale massa su volume (% m/v ) indica la quantità in grammi di soluto sciolta in 100 ml di soluzione. La concentrazione percentuale in volume (% V/V ) indica il volume in millilitri di soluto sciolto in 100 ml di soluzione.
Esercizi Una soluzione viene preparata mescolando 31,5 g di HNO 3 e 1000 g di H 2 O. Calcolare la percentuale % p/p di HNO 3 e di H 2 O % p/p HNO 3 = (g HNO 3 / g soluzione) *100= 31,5/1031,5 *100= 3,05% % p/p H 2 O= 100-3= 96,05% Calcolare la quantità in grammi di NaCl (PM= 58,5g/mol)necessaria per preparare un litro di soluzione acquosa al 5% p/vol di soluto. % p/vol= (g soluto/ml soluzione) * 100 (g NaCl/1000) *100= 5 gnacl=50 grammi
Molarità E il numero di moli di soluto presenti in un litro di soluzione: Molarità = moli di soluto litri di soluzione Le unità sono mol/litro ma sono generalmente indicate con M. Ad esempio una soluzione ottenuta sciogliendo 0,20 moli di NaCl in acqua sino ad un volume di 2,0 L ha molarità: 0,20 moli 2,0 litri = 0,10 mol/l = 0,10 M
Preparazione in laboratorio di 250 ml di una soluzione 0,01M di di K 2 MnO 4 Moli soluto = M * V= 0,0025 moli g= mol * PM= 0,395 g
Esercizi: Una soluzione contiene in un volume di 500 ml 31,5 grammi di HNO 3. Calcolare la sua molarità M= moli soluto/ L soluzione Moli soluto= 31,5/63= 0,5 moli HNO 3 M= 0,5 mol/0,5 L= 1 M Una soluzione di NaCl 0,1 M ha il volume di 1 ml. Calcolare la massa in g di NaCl in essa contenuta. Moli NaCl= M * V= 0,1 mol/l* 0,001 L= 1 *10-4 mol g= mol * PM= 5,8 *10-3 g
Frazione molare Per una soluzione fra due componenti A e B la frazione molare di A è definita: moli di A moli di A x A = = moli totali soluzione moli di A + moli di B Ad esempio in una soluzione ottenuta sciogliendo 0,0315 moli di glucosio in 25,2 g di acqua la frazione molare del glucosio è: 25,2 g 0,0315 n H2O = = 1,40 mol H2O x glucosio = = 0,022 18,0 g/mol 0,0315 + 1,40 x 1,40 = 0,978 x + = 1 0,0315 + 1,40 H 2O x glucosio H 2 O =
molalità Una soluzione viene preparata mescolando 31,5 g di HNO3(PM=63) e 1000 g di H2O. Calcolare la molalità della soluzione. m= moli soluto/ Kg solvente= 0,5 mol/ 1 Kg= 0,5 m Una soluzione di Na 3 PO 4 è 1,5 M e la sua densità è 1,10 g/ml. Calcolare la molalità. Dalla M ricavo che 1 L di soluzione contiene 1,5 moli di soluto (cioè 246 g). Dalla densità 1L pesa 1100 grammi g solvente = g soluz- g soluto= 1100 246= 854 grammi solvente m = moli soluto/ Kg solv= 1,5 mol/ 0, 854 Kg= 1,76 m