Stato gassoso e stato liquido

Le soluzioni liquide

Composizione

Soluzione è un termine generico utilizzato per designare un qualunque sistema a più componenti fisicamente omogeneo, cioè una qualsiasi fase in cui sono presenti più specie chimiche. Questo termine si applica egualmente a sistemi gassosi, liquidi o solidi; se non specificato, si intende una soluzione liquida.

In una soluzione liquida si definisce:

• Solvente: componente che ha lo stesso stato di aggregazione della soluzione; nel caso in cui la soluzione presenti lo stesso stato di aggregazione di due o più componenti, si indica come solvente il componente presente in maggiore quantità.
• Soluto: tutti gli altri componenti in soluzione.

La composizione di una soluzione viene definita precisando le quantità dei componenti, che possono essere espresse in diversi modi:

• Frazione molare (X): se n₁, n₂, ..., n_i rappresentano il numero di moli dei diversi componenti della soluzione, si definisce frazione molare del componente iesimo X_i il rapporto: X_i = n_i / n_tot. Con il termine frazione molare percentuale si indica la frazione molare moltiplicata per 100: X_i × 100%.
• Frazione ponderale (W): rapporto tra la massa dell'iesimo componente (m_i) e la massa totale della soluzione (m_soluz): W_i = m_i / m_soluz. Si noti che, per definizione, la sommatoria di W_i sarà uguale a 1. La frazione ponderale percentuale è il rapporto dato dall'operazione sopraindicata moltiplicato per 100: W_i × 100%.
• Concentrazione molare o molarità (C_i o [i]): rappresenta il numero di moli della specie considerata disciolte in 1L di soluzione; è possibile ottenere la seguente proporzione: C_i : 1 = n_i : V_sol con n_i = m_i / M_i. L'unità di misura è mol/L, simboleggiata da M (dove M indica l'unità di misura, non la molarità stessa).

Gli stati di aggregazione della materia

Introduzione

A determinare lo stato di aggregazione di una sostanza è il rapporto fra l'energia cinetica media delle molecole (E_C) e l'energia media associata con le forze attrattive intermolecolari (E_FA).

Gli stati di aggregazione della materia sono:

• Stato gassoso: le molecole sono disposte in maniera casuale e rarefatta; E_C > E_FA.
• Stato liquido: le molecole sono disposte in maniera compatta e casuale; E_C = E_FA.
• Stato solido: le molecole sono disposte in maniera compatta e ordinata; E_C < E_FA.

Gli stati di aggregazione della materia - stato gassoso

I gas si classificano in:

• Gas reali: a basse pressioni, ogni gas reale tende ad avere lo stesso comportamento, indipendentemente dalla particolare natura del gas considerato; si può sviluppare un modello che rappresenti il comportamento di ogni gas a basse temperature. Da esso è possibile ricavare un'espressione analitica particolarmente semplice, esatta e molto utile da usare come termine di confronto per lo studio di questa tipologia di gas.
• Gas ideali: sono il modello per i gas reali, immaginati come:
  • Insieme di molecole del tutto libere, non influenzate da forze di attrazione.
  • Insieme di molecole che si muovono in un volume abbastanza esteso da renderla puntiforme.

Per arrivare all'espressione di cui si è parlato sopra, si possono seguire due approcci:

• Macroscopico: attraverso una via sperimentale; estrapolazione dei risultati che descrivono il comportamento dei gas reali.
• Microscopico: attraverso una via teorica.