Chimica Inorganica - Stato liquido e stato solido

Lo stato liquido

Lo Stato Liquido situazione intermedia tra quella dei gas e quella dei solidi hanno energia cinetica traslazionale sufficiente perché le molecole si muovano all'interno del recipiente.

L'energia di attrazione intermolecolare è tale da impedire che le particelle possano sfuggire alle reciproche interazioni.

I liquidi assumono volume proprio e la forma del recipiente che li contiene.

I liquidi possono passare allo stato di vapore se lasciati in un recipiente aperto.

In un recipiente chiuso man mano che l'evaporazione procede aumenta, perché diventa apprezzabile anche il processo inverso (trasformazione da gas a liquido) arriva un momento in cui la velocità di evaporazione è uguale a quella di condensazione.

La quantità di liquido rimane costante = equilibrio di fase.

X (ℓ) ⇌ X (g)

Tensione di vapore

Tensione di vapore = pressione esercitata dalle molecole di vapore in equilibrio con il suo liquido.

Dipende da:

• Natura del liquido
• Temperatura (aumento temperatura = aumento tensione di vapore)

Alcuni composti, detti bassobollenti, tendono ad avere tensioni di vapore uguali anche a temperature basse.

Quando la tensione di vapore è uguale alla pressione esterna si ha ebollizione.

Equazione di Clausius-Clapeyron

Equazione di Clausius–Clapeyron

ln P₁/P₂ = ΔHv/R (1/T₂ - 1/T₁)

R = 8,314 J/K mol

Consente di calcolare la variazione del punto di ebollizione in base alla pressione.

La variazione della tensione di vapore con la temperatura dipende dall'entalpia molare di evaporazione.

Lo stato liquido

Lo Stato Liquido situazione intermedia tra quella dei gas e quella dei solidi hanno energia cinetica traslazionale sufficiente perché le molecole si muovano all'interno del recipiente.

L'energia di attrazione intermolecolare è tale da impedire che le particelle possano sfuggire alle reciproche interazioni.

I liquidi assumono volume proprio e la forma del recipiente che li contiene.

I liquidi possono passare allo stato di vapore se lasciati in un recipiente aperto.

In un recipiente chiuso man mano che l'evaporazione procede aumenta perché diventa apprezzabile anche il processo inverso (trasformazione da gas a liquido). Arriva un momento in cui la velocità di evaporazione è uguale a quella di condensazione.

La quantità di liquido rimane costante equilibrio di fase: ⇌

Tensione di vapore → pressione esercitata dalle molecole di vapore in equilibrio con il suo liquido.

Dipende da:

• Natura del liquido
• Temperatura (aumento temperatura aumento tensione di vapore)

Alcuni composti, detti bassobollenti, tendono ad avere tensione di vapore alta anche a temperature basse.

Quando la tensione di vapore è uguale alla pressione esterna c'è la ebollizione.

Equazione di Clausius-Clapeyron.

Consente di calcolare la variazione del punto di ebollizione in base alla pressione.

La variazione della tensione di vapori con la temperatura dipende dalla entalpia molare di evaporazione.

Esercizio

1. Il metanolo: T = 50°C P_vap = 400 mmHg T_eb = 64°C

ΔH_ev = ?

enΔH_ev= =

2. H₂O

ΔH_ev = 50 P = 100 mmHg

A che temperatura bolle H₂O con una pressione di 100 mmHg?

enT = = 331 K = 58°C

Solidificazione

Solidificazione liquido che viene raffreddato alla temperatura di congelamento l'energia delle molecole è così bassa che non sono più in grado di sfuggire alle forze che le tengono vincolate > le molecole oscillano, ma non migrano.

Diagrammi di fase

Diagrammi di Fase condizioni di temperatura e pressione alle quali esistono le tre fasi di una sostanza.

• Solido
• Liquido
• Gas

Punto triplo Comune H₂O Solido Liquido Gas.

Nel caso dei miscugli i diagrammi sono più complessi.

Il punto triplo è un punto nel quale le curve degli equilibri di fase si uniscono e liquido, solido e gas si trovano in equilibrio.

Esempio per H₂O: 4,6 torr e 0,01°C.

Il punto triplo non va confuso con punto di congelamento. In diagramma di H₂O è diverso perché vicino allo zero la densità del liquido è maggiore di quella del solido.

Tensione superficiale

Tensione superficiale Mantiene compatta e integra la superficie dei liquidi.

Tendenza delle molecole in superficie ad esercitare una forza attratta verso il basso liquido e le cui molecole hanno forti interazioni intermolecolari hanno elevata tensione superficiale.

La tensione superficiale determina:

• La forma sferica delle gocce di liquidi ⇒ trattiene le molecole vicine conferendo alla goccia la forma più compatta.
• Il salione capillare ⇒ fa innalzare i liquidi all'interno di tubi sottili quando si stabiliscono interazioni favorevoli tra le molecole del liquido e le pareti interne del tubo.

Il liquido tende a bagnare (non udibile) le pareti del tubo.

Se le interazioni intermolecolari sono più forti di quelle con le pareti il contenitore la forma un menisco, al contrario con legami deboli il menisco sarà verso l'alto.

Il tipo di menisco dipende dalla polarità (se H₂O interagisce con un contenitore composto da sostanze più polari il menisco sarà verso l'altro, se sono più veri standard provocano un menisco verso l'alto nel caso di H₂O).

Viscosità

Viscosità Effetto loto O H₂O mantiene una forma sferica perché non ci sono interazioni tra molecole e superficie di solo con alcune superficie.

La viscosità è la resistenza che i liquidi oppongono al flusso attraverso i tubi e i capillari.

Influenza dalla forza intermolecolari.

I liquidi non polari sono in genere meno viscosi di quelli polari.

Lo stato solido

Lo stato solido ⇒ volume e forma propri.

Diverse categorie:

• Solidi ionici
• Solidi metallici
• Solidi molecolari
• Solidi reticolari covalenti cristallini
• Solidi amorfi

Reticoli cristallini

Reticoli cristallini Molecole disposte in modo ordinato e regolare sono costituiti da celle elementari = unità che si ripetono e hanno tutte le caratteristiche del reticolo intero.