Appunti per l'esame orale di Chimica generale ed inorganica

TENSIONE DI VAPORE

I liquidi ed alcuni solidi (quelli molecolari) subiscono un processo continuo di EVAPORAZIONE. Le molecole, come già detto, sono trattenute nel corpo del liquido da una forza di attrazione verso l'interno. Parte delle molecole del liquido, quelle con energia cinetica maggiore, tenderanno a sfuggire dalla superficie del liquido per cui nello spazio sovrastante il liquido si forma del vapore. Le molecole possono sia sfuggire dalla superfice del liquido verso il vapore che condensare dal vapore verso la superfice del liquido.

Se il liquido è lasciato in un recipiente aperto col tempo evaporerà completamente. Diverso è il comportamento in un recipiente chiuso: Consideriamo un liquido in un recipiente chiuso in cui è stato fatto il vuoto (per evitare interferenze con altre molecole di gas). La pressione parziale del vapore sovrastante il liquido aumenta progressivamente e con essa aumenta il numero di molecole presenti in fase vapore e, di conseguenza,

1. Il punto di ebollizione normale di un liquido è il punto di ebollizione alla pressione esterna di 1 atmosfera.
2. La tensione di vapore di un liquido dipende dalle forze intermolecolari. In generale, un liquido in cui le forze intermolecolari sono elevate ha una bassa tensione di vapore e, di conseguenza, un'elevata temperatura di ebollizione.
3. Poiché le forze di van der Waals (in particolare quelle di London) aumentano con il peso molecolare, la temperatura di ebollizione di un liquido, in cui agiscono solo queste forze, aumenta anch'essa con il peso molecolare, visto che diminuisce la tensione di vapore.

TRANSIZIONI DI FASE

Una sostanza può esistere in tre stati fisici: solido, liquido e gassoso. Il processo in cui una sostanza passa da uno stato fisico ad un altro è noto come transizione di fase o cambiamento di stato. Vi sono sei possibili tipi di transizione di fase:

1. solido → liquido (fusione)
2. solido → gas (sublimazione)
3. liquido → solido

La transizione di fase fa sì che la temperatura rimanga costante. Durante la transizione di fase nel verso solido → liquido → gas, il calore fornito serve per separare le molecole e la temperatura rimane costante fino a che tutta la sostanza non è passata alla fase successiva. Raffreddando una sostanza, il calore viene sottratto e la temperatura diminuisce ma rimane costante durante una transizione di fase nel verso gas → liquido → solido.

DIAGRAMMI DI FASE

È possibile costruire un grafico pressione-temperatura in cui ogni punto del grafico rappresenta uno stato (fase o equilibrio di fase) in cui può trovarsi una sostanza. Tale rappresentazione grafica viene detta diagramma di fase e fornisce le condizioni di temperatura e pressione alle quali una sostanza esiste come solido, liquido o gas, o come due o tre di queste fasi in equilibrio tra loro. Un diagramma di fase consiste di un grafico pressione-temperatura e per la maggior parte delle sostanze.

liquido è più denso del solido (come accade per l'acqua) il punto di fusione diminuisce al crescere della pressione (il solido fonde più facilmente a pressioni maggiori) e la curva AC ha pendenza negativa.

Per l'acqua, il cui punto triplo è a 4,6 mmHg, a pressione atmosferica, in seguito a riscaldamento, si ha prima fusione e poi evaporazione.

Se il liquido è meno denso del solido (come accade in quasi tutti i casi) il punto di fusione aumenta al crescere della pressione (il solido fonde più facilmente a pressioni minori) e la curva AC ha pendenza positiva.

Nel diagramma di fase il riscaldamento della sostanza ad una certa pressione può essere seguito con uno spostamento verso destra lungo una linea orizzontale, mentre l'aumento di pressione ad una certa temperatura può essere seguito con uno spostamento lungo una linea verticale.

Consideriamo ad esempio il diagramma di fase di CO2. Se riscaldiamo CO2 solida a 1,0 atm

(minore della P del punto triplo25,1 atm) si incontra solo la curva di sublimazione e quindi a pressione atmosferica il solido sublima senza prima fondere (ghiaccio secco). Se invece la CO solida è riscaldata a pressione maggiore di 5,1 atm, 2es. a 10,0 atm, si incontra prima la curva di fusione e poi quella di evaporazione. Quindi il solido prima fonde e poi evapora. Se la CO gassosa è compressa a temperatura costante maggiore di -57°C, si incontra solo la curva di liquefazione, mentre a temperature minori di -57°C si incontra solo la curva di brinamento. La curva di equilibrio liquido-gas termina in un punto detto PUNTO CRITICO caratterizzato da una temperatura critica T ed una pressione critica P. La temperatura critica è quella temperatura al di sopra della quale una sostanza non può più esistere allo stato liquido.

LE SOLUZIONI

Una SOLUZIONE è una miscela omogenea (= la sua composizione e le sue proprietà sono

Le soluzioni sono miscele omogenee (cioè uniformi in ogni parte del campione) di due o più sostanze formate da ioni o molecole.

Le soluzioni possono esistere in ognuno dei tre stati della materia: gas, liquido o solido. Il solvente è il componente presente in quantità maggiore e che determina lo stato della materia in cui la soluzione esiste. Il soluto è il componente presente in quantità minore.

Si possono avere:

• Soluzioni gassose: in genere i gas possono mescolarsi in tutte le proporzioni per dare soluzioni gassose.
• Soluzioni liquide: sono le più comuni e sono ottenute nella maggior parte dei casi sciogliendo un gas o un solido in un liquido. Sono comuni anche le soluzioni liquido-liquido.
• Soluzioni solide: sono principalmente leghe di due o più metalli.

SOLUBILITÀ

In generale solo una quantità finita di un solido si scioglie in un dato volume di solvente dando luogo ad una soluzione SATURA, cioè una soluzione in equilibrio con un eventuale solido in eccesso. La

asciogliersi

Si possono dare le seguenti regole di solubilità:

Sono sempre solubili sali di:

• 4+metalli alcalini e ione NH₄
• nitrati perclorati e acetati

Sono per lo più solubili sali di:

• +2+cloruri, bromuri e ioduri tranne quelli di Ag e Pb
• +2+solfati tranne quelli di Ca, Sr, Ba e Pb

Sono per lo più insolubili sali di:

• 4+solfuri e idrossidi tranne che dei gruppi I-II e NH₄
• 4+carbonati e fosfati tranne che del gruppo I e NH₄

CONCENTRAZIONE DELLE SOLUZIONI

In generale la concentrazione di una soluzione è una misura della quantità di soluto presente in una data quantità di solvente (o di soluzione).

La quantità di soluto o di solvente può essere espressa