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La teoria cinetica dei gas si basa sull'assunzione di alcune ipotesi che descrivono accuratamente il comportamento dei gas ideali:

  • Il volume proprio delle particelle deve essere trascurabile rispetto al volume del recipiente che le contiene.
  • Tra le particelle del gas e le pareti del recipiente non si ha alcuna forza di attrazione o di repulsione. I gas non disciolti tra loro esistono nello spazio in un qualsiasi direzione e verso casuale: non esistono velocità o posizioni preferenziali.
  • Gli urti tra le particelle e contro le pareti del recipiente sono urti elastici (si conserva l'energia cinetica e la quantità di moto ΔEc = 0).

La pressione è spiegata dalla teoria cinetica come conseguenza delle forze esercitate dalle collisioni delle molecole dei gas con le pareti del recipiente.

Consideriamo 1 particella di gas di massa m che urta contro le pareti del contenitore. Poiché per ipotesi l'urto è elastico, si conserva sia l'energia che la quantità di moto.

Forza di urto contro la parete: \( F = ma = m \frac{\Delta v}{\Delta t} = \frac{\Delta p}{\Delta t} \)

  • \( \Delta y = m (v_{y2} - v_{y1}) = 0 \)
  • \( \Delta x = m v_{x2} - (m v_{x1}) = 2 m v_{x} \)
  • \( F = \frac{3 m v_{x}}{2 \ell} \frac{m v_{x}^2}{\ell} \)

Il totale delle forze esercitate dal gas sulla parete è la somma di tutte le forze esercitate dalla singola molecola.

\( F_{tot} = \sum_{i=1}^{N} F_{i} = \frac{m}{\ell} \sum_{i=1}^{N} v_{x_{i}}^2 \)

Definiamo la velocità quadratica media: media dei quadrati della velocità lungo la direzione x per tutte le molecole N.

\( V_{x}^2 = \frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} v_{x_{i}}^2 \)

\( \rightarrow F_{tot} = \frac{m N}{\ell} V_{x}^2 \)

FTOT =

FTOT = mNVx²

la pressione è definita come FS → la pressione lineare la pressione x è

P = mV . n . NA Vx²

m . NA = M massa molare

P . V = n . N M Vx²

per ipotesi

μ² = Vx² + Vy² + Vz² = 3Vx² → Vx² = 13μ²

con l'equrazione dei gas perfetti : PV = nRT

T . R = 2 . 12 M μ² . 13 → EK = 32RT

ovvero: la temperatura è una misura dell'energia cinetica media delle molecole

Costante di equilibrio Keq

Quando scriviamo una reazione in reattore scriviamo:

aA + bB ⇄ cC + dD

Diretta: aA + bB → cC + dD

Inversa: cC + dD → aA + bB

Vdiretta: Kdir Caa Cbb

Vinversa: Kinv Ccc Cdd

Una reazione è all'equilibrio quando Vdiretta = Vinversa:

Kdir Caa Cbb = Kinv Ccc Cdd

Keq = Kc = [C]c [D]d/[A]a [B]b

Il valore di Keq permette di calcolare le concentrazioni all'equilibrio dei prodotti o dei reagenti.

Keq in funzione delle pressioni parziali

PV = nRT → p = Ω/v RT

Kc = [C]c [D]d/[A]a [B]b = (Pc/RT)c (Pd/RT)d/(Pa/RT)a (Pb/RT)b

Dettagli
A.A. 2014-2015
7 pagine
SSD Scienze chimiche CHIM/03 Chimica generale e inorganica

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher silviadalila16 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Chimica generale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università Campus Bio-medico di Roma o del prof Trombetta Marcella.