Chimica generale e inorganica

EFFETTO DELLA TEMPERATURA

• La maggior parte delle sostanze si scioglie più velocemente ad alta temperatura (non

necessariamente la solubilità aumenta.

• In certi casi la solubilità diminuisce all’aumentare della temperatura (gas)

• La maggior parte dei solidi ionici e molecolari è più solubile in acqua calda che in acqua

fredda.

• Alcuni solidi sono più solubili in acqua fredda (Li2SO4)

• Altri hanno un comportamento misto (Na2SO4)

Proprietà colligative

-La presenza del soluto (qualunque esso sia) influisce su 4 proprietà fisiche del solvente.

-Sono proprietà colligative quelle che dipendono dal numero di moli di soluto e non dalla sua

natura.

TENSIONE SUPERFICIALE

- È la forza di coesione delle particelle sulla superficie del liquido ed è dovuta alla mancanza

di legami su un lato.

-La superficie di un liquido ha caratteristiche diverse rispetto al resto della massa, perché

sulla superficie le forze intermolecolari non sono bilanciate.

-Quindi le forze intermolecolari tendono ad attrarre le molecole tra loro e verso l'interno.

La risultante delle forze di attrazione verso l'interno del liquido è la tensione

superficiale.

Particelle d’acqua trattenute dalle altre che stanno dentro.

➔

A causa della tensione superficiale la superficie di un liquido è curva.

Ad esempio, per questa ragione una goccia d'acqua ha una forma sferica.

Senza la tensione superficiale le molecole del liquido si diffonderebbero sul piano in un

piccolissimo strato a livello molecolare

L’acqua interagisce con diversi materiali, forma legami a idrogeno con essi e li bagna

- Azione capillare (si forma un menisco, una sorta di sorriso all’insù e all’ingiù):

innalzamento del liquido in un tubo sottile, determinato dall’interazione tra acqua e vetro

(forze di adesione)

- Menisco di un liquido: superficie curva che il liquido forma in un tubo sottile.

TENSIONE DI VAPORE

In un recipiente chiuso il liquido evapora:

Aumentano il numero di molecole nella fase calore, aumenta anche il numero di

molecole che urtano contro la superficie del liquido e vi rientrano.

Si instaura così un equilibrio dinamico.

Equilibrio di evaporazione —> equilibrio dinamico

velocità di evaporazione —>velocità di condensazione

Un liquido evapora a causa della tensione di vapore

-Si definisce pressione o tensione di vapore di un liquido la pressione esercitata dal suo

vapore quando esso si trova in equilibrio con il liquido in un sistema chiuso.

-Si definisce pressione o tensione di vapore di un solido la pressione esercitata dal suo

vapore quando esso si trova in equilibrio con il solido in un sistema chiuso.

È presente, quindi, anche per i solidi (che quindi evaporano), ma i solidi hanno pressione

di vapore minore dei liquidi.

I liquidi possono essere volatili (acetone) o non volatili.

I liquidi volatili sono ad alta pressione di vapore.

Ad una data temperatura, ogni liquido ha una PRESSIONE DI VAPORE caratteristica.

La pressione di vapore aumenta con la temperatura e diminuisce all'aumentare delle

forze Intramolecolari.

EBOLLIZIONE

avviene quando la pressione di vapore del liquido eguaglia la pressione ambiente.

Consiste nella vaporizzazione in tutta la massa del liquido.

• In un contenitore aperto il liquido evapora senza mai raggiungere l’equilibrio dinamico

• Velocità di condensazione < velocità di vaporizzazione

Punto di ebollizione ordinario= temperatura alla quale il liquidò bolle quando la pressione

è di una atm

Se Patm>1 il liquido bolle a T<Teb

Se P Atm<1 atm il liquido bolle a T>Teb

SOLIDIFICAZIONE E FUSIONE

• I liquidi solidificano quando le molecole hanno energia cinetica così bassa da non potersi

allontanare.

• Nel solido le molecole vibrano intorno a posizioni determinate.

punto di fusione ordinario o punto di solidificazione:

temperatura alla quale il liquido solidifica alla pressione di un’atmosfera.

Solitamente i solidi sono più densi dei liquidi. La maggior parte dei liquidi, sotto pressione

solidifica a T>T (fase solida più densa). Questo ad esclusione dell’acqua, che è una delle

pochissimi sostanze per le quali la densità dello stato solido è minore rispetto a quella dello

stato liquidi (ghiaccio galleggia nell’acqua).

DIAGRAMMA DI STATO

Il diagramma di stato (o diagramma di fase) mostra le transizioni di fase della materia. Ogni

sostanza è caratterizzata da un proprio diagramma di stato.

Si ha la temperatura sull’asse x e la pressione sull’asse y.

Poi, abbiamo delle curve che determinano delle regioni (i tre stati fisici) con confini che

indicano i passaggi di stato.

Esiste un punto dove coesistono le tre fasi: il punto triplo.

PUNTO CRITICO: Temperatura e pressione per la quale non può più esistere la fase liquida

(temperatura critica e pressione critica). Una sostanza può essere liquefatta per

compressione solo se si trova a temperatura inferiore rispetto a quella critica. Al di là del

punto critico, abbiamo prima la fase gassosa, poi la fase del fluido supercritico.

FLUIDO SUPERCRITICO

• Le proprietà della sostanza sono in parte analoghe a quelle di un liquido (ad esempio la

densità) e in parte simili a quelle di un gas (ad esempio la viscosità).

• Sono completamente miscibili

• Le sostanze nello stato supercritico trovano applicazione come solventi industriali per

estrazione (decaffeinizzazione, estrazione olii essenziali) rapida e senza tracce.

PROPRIETÀ DELLE SOLUZIONI

• Soluzioni liquide, solide, gassose.

• Soluzioni liquide di particolare importanza, in quanto ioni e molecole sono più immobili

in soluzione che nell'originario stato solido e possono reagire più velocemente

• Soluzioni acquose e non acquose.

• Sono miscele omogenee.

• Contatto tra molecola di soluto e di acqua, legami H.

• Contatto tra solido ionico e acqua, legami tra H dell'acqua e anioni, attrazione tra la carica

negativa sull'atomo di O dell'acqua e cationi.

• Agitazione e mescolamento accelerano il processo.

La temperatura aumenta la solubilità di alcuni soluti ma diminuisce quella dei gas.

Una data quantità di solvente può sciogliere solo una determinata quantità di solito:

• Soluzione satura: il solvente ha sciolto tutto il solito che poteva

• Soluzione satura con corpo di fondo: il solvente ha sciolto tutto il solito che poteva e ne

rimane una parte.

La solubilità di una sostanza dipende da:

• Natura del soluto

• Natura del solvente

• Pressione parziale (per i gas)

• Temperatura

LE PROPRIETÀ COLLIGATIVE

inerenti a soluzioni che sono strettamente legate alla quantità del soluto (quantità di moli) e

non alla sua natura.

Cambiano a seconda della quantità, che influisce su 4 proprietà fisiche.

Sono quattro:

- Abbassamento della pressione di vapore del solvente

- Innalzamento ebullioscopico

- Abbassamento crioscopico

- Pressione osmotica

ABBASSAMENTO DELLA PRESSIONE DI VAPORE DEL SOLVENTE

→ La pressione di vapore di una soluzione è data dalla tensione di vapore del solvente per

la frazione molare del solvente stesso.

P = X Solvente x P puro

Sarà minore del solvente puro.

P<P puro

Le soluzioni reali si comportano come quelle ideali, tanto più sono diluite.

INNALZAMENTO EBULLIOSCOPICO

(innalzamento del punto di ebollizione del solvente)

È direttamente correlata alla variazione della pressione di vapore.

→ Il punto di ebollizione del solvente puro è sempre più basso del punto di ebollizione

del solvente contenente un soluto (soluzione).

ABBASSAMENTO CRIOSCOPICO

(Abbassamento del punto di congelamento)

→ Il punto di congelamento del solvente puro è sempre più alto del punto di

congelamento del solvente contenente un soluto (soluzione)

La variazione di temperatura sia nel caso dell’ebollizione che nel caso del congelamento si

può collegare:

MX = sali composti da due specie in rapporto 1:1 (NaCl) M2X o MX2 = in rapporto 2:1 o 1:2

PRESSIONE OSMOTICA

L’osmosi è la tendenza di un solvente di fluire dalla soluzione più diluita a quella più

concentrata tramite una membrana semipermeabile (lascia passare solvente e non

soluto).

→ La pressione osmotica è la pressione applicata dalle particelle del solvente, che passano

dalla soluzione a concentrazione minora a quella a concentrazione maggiore.

La differenza di livello che si va a misurare, è quella della pressione osmotica. Si può

ottenere attraverso una formula:

π= C R T i

dove:

C= concentrazione molare soluzione

R=costante universale dei gas

T=temperatura assoluta

i=indice di Van’t Hoff

Soluzioni isotoniche = due soluzioni con la medesima pressione osmotica (no concentrazione!

Possono essere isotoniche ma con soluti diversi)

Soluzioni ipertoniche / ipotoniche = soluzioni ad una pressione osmotica maggiore / minore

rispetto ad un’altra.

OSMOSI INVERSA

si applica una forza per far andare il solvente al di là della membrana semipermeabile.

→ Applicazione di una pressione dalla parte della soluzione, in maniera da ottenere un

flusso di solvente dalla soluzione concentrata verso quella diluita (o dalla soluzione diluita

verso il solvente puro)

CINETICA CHIMICA

La cinetica chimica studia la velocità delle reazioni chimiche, le leggi della velocità e i

meccanismi delle reazioni.

I fattori che influenzano la velocità di una reazione sono:

- Concentrazione

- Stato fisico

- Temperatura

- Presenza o meno di catalizzatori

Concentrazione: la velocità aumenta all’aumentare della concentrazione dei reagenti

Stato fisico: le molecole per urtarsi devono mescolarsi -> la cinetica sarà più veloce in un

fluido (gas o liquido) piuttosto che in un solido.

Temperatura: la velocità aumenta all’aumentare della temperatura.

Catalizzatori: la presenza di catalizzatori aumentano la velocità, senza modificarne però la

resa.

Calcolo velocità di reazione

Anziché guardare lo spazio di percorso nell’unità di tempo, si guarda la variazione di

concentrazione nell’unità di tempo.

Avendo un reattivo A che diventa un prodotto B, la velocità sarà: V = ΔA / Δt = ΔB / Δt

Per reazioni più complesse bisogna tener conto dei coefficienti stechiometrici, che si

aggiungeranno davanti.

V = a ΔA / Δt = b ΔB / &D