Appunti chimica generale

PROPRIETA' COLLIGATIVA

Proprietà che dipendono dai numeri di particelle di soluto e di solvente e non dalla loro natura

chimica.

VARIAZIONE DELLA PRESSIONE DI VAPORE: le pressione di vapore ad una certa

• temperatura è la pressione del vapore quando il liquido e il vapore sono in equilibrio. La

pressione di vapore del solvente in fase gassosa è minore della pressione di vapore del

solvente puro. La pressione di vapore del solvente è proporzionale al numero relativo di

molecole di solvente nella soluzione.

INNALZAMENTO EBULLIOSCOPICO: la diminuzione di pressione di vapore causata

• dal soluto non volatile determina un aumento del punto di ebollizione. L'aumento del punto

di ebollizione è direttamente proporzionale alla molalità del soluto.

Δteb=Kmi

ABBASSAMENTO CRIOSCOPICO: un'altra coneguenza dela presenza di un soluto in

• una soluzione è che il punto di congelamento della soluzione è più basso di quello del

solvente. Δtc=Kmi

OSMOSI: consiste nel flusso di molecole di solvente attraverso una membrana

• semipermeabile, da una soluzione più diluita ad una soluzione più concentrata. Dal punto

di vista molecolare, la membrana semipermeabile non costituisce una barriera per il

movimento delle molecole di acqua, le quali quindi, attraversano la membrana nelle due

direzioni. In una soluzione con soluto di grandi dimensioni, il numero di molecole di acqua

che urtano contro la membrana n un dato intervallo di tempo è minore del numero di

molecole di acqua che urtano la stessa superficie dalla parte dell'acqua pura. Pertanto, in un

dato intervallo di tempo, il numero di molecole di acqua che tende a passare attraverso la

membrana dall'acqua pura verso la soluzione è maggiore del numero di molecole che

attraversa la membrana in senso inverso. Ad un certo punto la pressione esercitata dalla

colonna di soluzione liquida controbilancia la tendenza dell'acqua a passare nella soluzione

per cui da quel momento in poi, non si osserva più alcuna variazione nel sistema. Si è

raggiunto un equilibrio di forze. La pressione esercitata dalla colonna di soluzione quando

il sistema ha raggiunto l'equilibrio è detta pressione osmotica. πv=nRTi

Ioni: atomi o gruppi di atomi che possiedono una carica elettrica positiva o negativa

• cationi: ione positivo (perde elettroni) come i metalli

◦ anione: ione negativo (acquista elettroni) come i non metalli

◦

I composti ionici sono formati da ioni che interagiscono a causa di forze elettrostatiche

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governate dalla legge di Coulomb. La maggior parte dei composti ionici sono solidi duri,

cioè non possono essere né piegati né rammolliti.

LO STATO LIQUIDO E LE SUE PROPRIETA'

EVAPORAZIONE: processo in cui una sostanza allo stato liquido diventa un gas. Le

• molecole in un liquido posseggono energia con una distribuzione simile a quella delle

molecole di un gas. L'energia media per le molecole in un liquido dipende solamente dalla

temperatura: maggiore è la temperatura, più altra è l'energia media e la frazione di

molecole con energia cinetica elevata. In un campione di liquido, sono poche le molecole

con energia molta, cioè con energia cinetica maggiore dell'energia potenziale delle forze

attrattive intermolecolari che legano le molecole nel liquido. Se queste molecole “molto

veloci” vengono a trovarsi alla superficie del liquido esse posso liberarsi da loro vicini e

passare in fase gassosa. L'evaporazione è un processo endotermico perché si deve fornire

energia al sistema per rompere le forze intermolecolari di attrazione che tengono legate le

molecole nel liquido

CONDENSAZIONE: una molecola in fase gassosa può eventualmente traferire una parte

• della sua energia cinetica collidendo con molecole gassose più lente e oggetti solidi. Se

viene di nuovo a contatto con la superficie del liquido, può passare in fase liquidi in un

processo chiamato condensazione. La condensazione è il processo inverso

dell'evaporazione. Essa è esotermica, cioè dell'energia termica è trasferita all'ambiente

circostante.

PUNTO DI EBOLLIZIONE: è la temperatura a cui la pressione di vapore è uguale alla

• pressione esterna

EQUILIBRIO DINAMICO: le molecole continua a muoversi dalla fase liquida alla fase di

➔ vapore, e dalla fase di vapore tornano alla fase liquida. A livello macroscopico non è

visibili alcuna variazione. Quando si è raggiunto l'equilibrio liquido-vapore, è possibile

misurare la pressione di vapore di equilibrio. La pressione di vapore di equilibrio di

qualsiasi sostanza è una misura della tendenza delle sue molecole a sfuggire dalla fase

liquida a passare in fase vapore ad una data temperatura (volatilità). Più alta è la pressione

di vapore di equilibrio ad una data temperatura, più volatile è la sostanza.

TEMPERATURA E PRESSIONE CRITICHE: la pressione di vapore di un liquido

➔ continua ad aumentare con la temperatura fino al punto di ebollizione. Quando si

raggiungono una specifica temperatura e duna specifica pressione, l'interfaccia tra il liquido

e il vapore scompare (punto critico). La temperatura alla quale ciò avviene è detta

temperatura critica e la pressione di vapore corrispondente è la pressione critica.

TENSIONE SUPERFICIALE: energia richiesta per rompere la superficie del liquido o per

➔ strappare una goccia di liquido e distribuire il liquido sotto forma di pellicola.

LO STATO SOLIDO E LE SUE PROPRITA'

Per un solido cristallino si può identificare una cella elementare, la più piccola unità che si ripete e

che ha in sé tutte le caratteristiche della simmetria della disposizione degli atomi, degli ioni o delle

molecole nel solido. Si possono costruire i reticoli tridimensionali dei solidi sistemando l'una

sull'altra le celle unitarie tridimensionali. Il loro assemblaggio tridimensionale definisce il reticolo

cristallino.

Solidi molecolare: il modo con cui le molecole si dispongono all'interno di un reticolo

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cristallino dipenda dalla forma delle molecole e dal tipo di forze intermolecolari che

entrano in gioco. Le molecole tendono ad impaccarsi nella maniera più efficiente e ad

allinearsi in modo da massimizzare le forze di attrazione intermolecolare.

Solidi reticolari: composti quasi interamente da un insieme regolare tridimensionale di

➢ atomi legati covalentemente tra loro.

Solidi amorfi: a livello particellare non hanno una struttura regolare, ma sotto diversi

➢ aspetti queste sostanze somigliano ai liquidi. A differenza dei liquidi però, le forze di

attrazione sono sufficientemente forti da ridurre al minimo il movimento di molecole o

ioni.

FUSIONE: è la temperatura a cui il reticolo cristallino collassa e il solido si trasforma in

• liquido

SUBLIMAZIONE: passaggio diretto dalla fase solida a quella gassosa. È un processo

• endotermico. LEGGI DEI GAS

Legge di Boyle: il volume di una quantità fissa di gas ad una data temperatura è

• inversamente proporzionale alla pressione esercitata sul gas.

P V =P V

1 1 2 2

Legge di Charles: una data quantità di gas viene mantenuta a pressione costante, il suo

• volume è direttamente proporzionale alla temperatura Kelvin.

V V

1 2

=

T T

1 2 P V P V

1 1 2 2

Legge generale dei gas

• =

T T

1 2

IPOTESI DI AVOGADRO: uguali volumi di gas nelle stesse condizioni di temperatura a

➔ pressione contengono un ugual numero di particelle. Il volume di un gas a una data

temperatura e una data pressione è direttamente proporzionale alla quantità di gas espressa

in moli.

LEGGE DEI GAS IDEALI: PV=nRT ( a temperatura e pressione standard 1 mole di gas

➔ occupa 22.4 L, tale quantità è chiamata volume molare standard)

MISCELE DI GAS

PRSSIONE PARZIALE: pressione di ogni singolo componente della miscela

• LEGGE DI DALTON DELLE PRESSIONI PARZIALI: la pressione di una miscela di gas

• è la somma delle pressioni dei differenti componenti della miscela stessa. In una miscela di

gas, ciascun gas si comporta indipendentemente da tutti gli altri gas presenti.

TEORIA CINETICA MOLECOLARE DEI GAS

I gas sono costituiti da particelle, la cui distanza reciproca è molto più grande delle

• dimensioni delle particelle stesse.

Le particelle di un gas sono in moto rapido, continuo e casuale. Muovendosi, esse

• collidono tra di loro e con le pareti del loro contenitore, ma lo fanno senza perdita di

energia cinetica.

Tutti i gas, indipendentemente dalla loro massa molecolare, alla stessa temperatura

• possiedo la stessa energia cinetica media.

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La velocità con cui si muovono le molecole dipende dalla temperatura. Ad una certa

• temperatura alcune molecola hanno velocità maggiore ed altre hanno velocità minore. La

maggior parte delle molecole, tuttavia, hanno una velocità intermedia. Aumentando la

temperatura, la velocità più probabile aumenta, e il numero di molecole che si muovono a

velocità molto alte cresce fortemente.

DIFFUSIONE GASSOSA: mescolamento di molecole di due o più gas dovuto ai

➔ movimenti delle molecole. È il risultato del movimento casuale delle molecole di tutti i

gas. Dopo un tempo sufficientemente lungo, le molecole di un componente gassoso si

mescolano completamente con tutti gli altri componenti.

EFFUSIONE: movimento di un gas attraverso una sottile apertura, da una recipiente ad un

➔ altro in cui la pressione è molto bassa.

ENERGIA: ALCUNI PRINCIPI FONDAMENTALI

L'energia è definita come la capacità di compiere lavoro.

Energia cinetica: è associata al moto

• Energia potenziale: è associata solo con la posizione dell'oggetto

• PRIMA LEGGEDELLA TERMODINAMICA (legge della conservazione dell'energia):

➔ l'energia non può essere né creata né distrutta. L'energia totale dell'universo è costante. La

variazione di energia di un sistema è la somma del calore scambiato tra il sistema e

l'ambiente, e del lavoro fatto dall'ambiente sul sistema o dal sistema sull'ambiente

ΔE=q+w dove ΔE è l'energia interna che è la somma delle energie potenziale e cinetica

degli atomi, molecole o ioni nel sistema; q è il calore trasferito al o dal sistema; w è il

lavoro compiuto da o sul sistema.

CALORE E TEMPERATURA

calore e temperatura sono due grandezze distinte

• maggiore è l'energia termica di una sostanza più elevato è il moto dei suoi atomi e

• molecole

l'energ