Stati di Aggregazione della Materia
Proprietà dello stato solido, liquido e gassoso; gas ideali e reali, equazione di Van der Waals, legge di Dalton delle pressioni parziali.
Teoria Completa
4I solidi si classificano in base al tipo di legame tra le particelle costituenti:
- Solido ionico: reticolo di cationi e anioni (NaCl), duro, fragile, alto punto di fusione, conduce da fuso
- Solido covalente (reticolare): atomi legati da legami covalenti (diamante, grafite), durissimo, alto punto di fusione
- Solido molecolare: molecole tenute da forze intermolecolari (ghiaccio, iodio), teneri, basso punto di fusione
- Solido metallico: cationi in un mare di elettroni (Fe, Cu), duttili, malleabili, lucenti, buoni conduttori
Le proprietà dei liquidi dipendono dalle forze intermolecolari:
- Tensione superficiale: energia per aumentare la superficie; elevata in acqua (legami H)
- Viscosità: resistenza allo scorrimento; aumenta con la dimensione molecolare e con le forze intermolecolari
- Capillarità: risalita in tubi stretti per azione combinata di adesione e coesione
Un gas ideale è un modello in cui le molecole non interagiscono e occupano volume trascurabile. L'equazione di stato:
con pressione (atm o Pa), volume (L o m³), moli, , temperatura assoluta (K).
Legge di Dalton delle pressioni parziali: in una miscela gassosa, la pressione totale è la somma delle pressioni parziali dei singoli componenti. La frazione molare :
Legge di Dalton delle pressioni parziali: in una miscela gassosa, la pressione totale è la somma delle pressioni parziali dei singoli componenti. La frazione molare :
I gas reali deviano dall'idealità a pressioni elevate e basse temperature a causa di:
- Volume finito delle molecole (correzione )
- Forze intermolecolari attrattive (correzione )
Esempi Svolti
2Esempio 1Calcolo pressione di un gas ideale
Dati
di CO₂
Trovare
Pressione esercitata supponendo comportamento ideale
Svolgimento passo per passo
1Partiamo dall'equazione dei gas ideali e isoliamo la pressione: .
2Sostituiamo i valori noti: .
3Eseguiamo la divisione: .
✓ Risultato finale:
Esempio 2Calcolo pressione con Van der Waals
Dati
Stessa CO₂: , ,
Costanti CO₂: ,
Trovare
Pressione reale con Van der Waals
Deviazione dall'idealità
Svolgimento passo per passo
1L'equazione di Van der Waals corregge il volume molecolare () e le forze attrattive (): .
2Risolviamo per esplicitamente: .
3Inseriamo i dati: .
4Calcoliamo: .
5Confrontiamo con il valore ideale (9.84 atm): la deviazione è , pari al 4%.
✓ Risultato finale: (vs 9.84 ideale)
Esercizi con Soluzione
3Esercizio 1Legge di DaltonMedia
Problema da risolvere
Un recipiente contiene una miscela di N₂ e O₂ a e . Calcolare la pressione totale e la pressione parziale di ogni gas.
Dati forniti
n(N₂)=0.50 moln(O₂)=0.30 molV=10 LT=298 K
Svolgimento passo per passo
1
2
3,
4,
✓ Risposta finale: , ,
Esercizio 2Densità di un gasAlta
Problema da risolvere
Calcolare la densità del cloro gassoso a e .
Dati forniti
M(Cl₂)=71 g/molT=27°C = 300 KP=2.0 atm
Svolgimento passo per passo
1 →
2
3
✓ Risposta finale:
Esercizio 3Equazione di Van der WaalsAlta
Problema da risolvere
Calcolare il volume occupato da di CO₂ a e usando l'equazione di Van der Waals. Confrontare col volume ideale.
Dati forniti
n=1.0 molP=10 atmT=300 Ka(CO₂)=3.59 L²atm/mol²b(CO₂)=0.0427 L/mol
Svolgimento passo per passo
1Ideale:
2Van der Waals: → risolvo per iterazione
3Provo : (difetto)
4Provo : (eccesso)
5Soluzione:
✓ Risposta finale: (ideale: 2.46 L)
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