Chimica generale - gli stati liquido e solido

A-Hdipolo e le molecole polari

Il testo fornito descrive l'interazione tra molecole polari e il fenomeno del legame dipolare. Le molecole polari sono caratterizzate da una densità di carica positiva e negativa, dovuta alla distribuzione asimmetrica degli elettroni. In particolare, i legami covalenti N-H, O-H e H-F sono estremamente polari. L'atomo di idrogeno, unico tra tutti gli atomi, ha una densità di carica positiva eccezionalmente alta. La densità elettronica si sposta verso gli atomi di azoto, ossigeno e fluoro, che acquisiscono una parziale carica negativa. Quando un atomo con una parziale carica negativa si trova vicino a un atomo con una parziale carica positiva e un volume di ingombro piccolo, si genera una forte interazione.

costituirà un ponte tra due atomi(A,B) elettronegativi.

l'energia di interazione coulombiana è inversamente proporzionale alla distanza

Si è misurato che il legame a idrogeno è più forte (di un fattore 10) rispetto alle altre interazioni di non legame ed è direzionato.

Per effetto di tale interazione, i tre atomi sono pressoché allineati, con l'atomo di idrogeno più vicino all'atomo a cui è legato covalentemente, ma a una distanza dal secondo atomo più elettronegativo inferiore alla distanza di contatto.

Il legame ad idrogeno modifica drasticamente le proprietà chimiche e fisiche delle sostanze in cui è presente.

Per effetto del legame ad idrogeno, ad esempio, l'acqua allo stato solido ha una struttura insolitamente aperta ed occupa un discreto volume.

Quando il ghiaccio fonde, questa struttura viene in parte distrutta. Il liquido che si forma occupa così un volume minore, e quindi

l’acqualiquida ha una densità maggiore delghiaccio. La minore densità dell’acqua allo stato solido permette che il ghiacciogalleggi sull’acqua ed impedisce che i bacini idrici congelinocompletamente a partire dal fondo. Geometria esagonale dei fiocchi di neve! Alcoli: solubilità in acqua CH OH3 CH CH OH3 2 Acqua Calore specifico alto (4,184 J/1g K). Calore di fusione alto (333 J/g) Calore di evaporazione alto (2250 J/g) Costante dielettrica alta (80 a 20°C) Viscosità bassa (10 N s/m )-3 . 2 Tensione superficiale alta (7,2x10 N/m)9 LO STATO LIQUIDO La VISCOSITÀ è la resistenza che un liquido incontra a fluire. Maggiori sono le forze di attrazione intermolecolari, più il liquido è viscoso. Essa è presente anche nei gas, ma è molto bassa. Nei gas aumenta con la T, poiché aumentano gli urti intermolecolari, mentre nei liquidi diminuisce all'aumentare di T. E' importante evitare di confondere laviscosità con la densità di un liquido, espressa generalmente in (g/cm³); nel linguaggio comune, per esempio, si dice che l'olio è un liquido denso: è invece un liquido "viscoso", non "denso", dato che, rispetto alla densità dell'acqua, la densità di un olio è inferiore. Un liquido estremamente viscoso può essere considerato il vetro, che in effetti è un solido amorfo: non avendo una struttura cristallina rigida, tende a deformarsi sotto l'azione di forze esterne: per esempio la forza di gravità, in tempi lunghi, tende a far aumentare lo spessore di una lastra di vetro nella sua parte inferiore. LO STATO LIQUIDO La tensione superficiale è una misura delle forze dirette verso l'interno che devono essere vinte per espandere l'area superficiale del liquido. LO STATO LIQUIDO Una conseguenza macroscopica della forza di coesione in un liquido, cioè di queste forze diattrazione intermolecolari, è la tendenza che ha ad assumere una forma sferica: lo strato superficiale del liquido è richiamato verso il centro della massa. La capillarità è strettamente collegata alla tensione superficiale. Si usa il termine di forze di adesione per quelle forze di attrazione tra un liquido e un'altra superficie. L'acqua sale lungo le pareti di un tubo di vetro (legami polari Si-O) poiché le molecole d'acqua sono attratte a causa delle forze di adesione fra le due diverse sostanze (H dell'acqua e O del vetro); queste forze sono abbastanza grandi da competere con le forze di coesione fra le molecole di acqua stesse. La capillarità è un fenomeno dovuto all'interazione, generalmente a causa della formazione di legami transitori a idrogeno, tra una soluzione e le pareti del contenitore: quando predominano le forze di adesione del liquido rispetto alla parete (vetro, radici), sulle forze di coesione del liquido.

Il liquido stesso tende a risalire lungo la parete. La capillarità è coinvolta nella vita delle piante, nei fenomeni di risalita di acqua nelle murature (con trasporto anche di sali che provocano, per cristallizzazione, degrado dei materiali), etc. Una conseguenza della capillarità dell'acqua è il menisco concavo mentre il menisco del mercurio è convesso perché le forze di coesione del Hg sono maggiori delle forze di adesione con il vetro (il Hg non bagna il vetro).

Come possiamo spiegare il fatto che sostanze non polari come lo I possono esistere allo stato solido? Dipolo istantaneo – Dipolo istantaneo. Insorgere di una forza di attrazione. Deboli forze di attrazione istantanea maggiori quando le molecole sono maggiormente polarizzabili. Br > I >> F2

Passaggi di stato: Solidificazione, EVAPORAZIONE, TENSIONE DI VAPORE. Fissata la temperatura,

la pressione di vapore si stabilizza. Questo valore è chiamato tensione di vapore del liquido a quella specifica temperatura. La tensione di vapore dipende principalmente dalla temperatura. Aumentando la temperatura, le molecole del liquido acquistano energia cinetica e si muovono più velocemente. Di conseguenza, aumenta la pressione esercitata dalle molecole in fase vapore sulla superficie del liquido, aumentando la tensione di vapore. La volatilità di un liquido è una misura della sua tendenza a evaporare. Un liquido con una elevata pressione di vapore è considerato volatile, poiché le sue molecole hanno una maggiore energia cinetica e tendono a passare più facilmente allo stato di vapore. La tensione di vapore è indipendente sia dalla quantità di liquido presente che dal volume del vapore, purché liquido e vapore siano presenti entrambi. Ciò significa che anche se la quantità di liquido è ridotta o il volume del vapore è aumentato, la tensione di vapore rimane la stessa a una data temperatura. In sintesi, la tensione di vapore è la pressione parziale esercitata dalle molecole in fase vapore sulla superficie del liquido quando il vapore e il liquido sono in equilibrio. Dipende dalla temperatura e dalla volatilità del liquido.ebollizione è la temperatura alla quale la tensione di vapore di un liquido eguaglia la pressione atmosferica. Durante l'ebollizione, il liquido passa dalla fase liquida alla fase gassosa.

La ebollizione normale di un liquido è la temperatura alla quale il liquido bolle alla pressione di 1 atm.

Calore molare di evaporazione

L'evaporazione è il processo in cui le molecole abbandonano un liquido per passare alla fase di vapore. È sempre un processo che richiede energia termica.

La conversione del vapore in liquido, il processo inverso, è detto condensazione. Un vapore che condensa cede esattamente la stessa quantità di calore consumata prima per convertire il liquido in vapore.

La quantità di calore necessaria per fare evaporare una mole di un liquido a P e T costanti viene detta calore molare di evaporazione.

È una proprietà caratteristica di un dato liquido e dipende dalle forze intermolecolari esistenti nel liquido. Durante l'ebollizione, l'energia assorbita sotto forma di calore viene utilizzata solo per convertire le molecole di liquido in vapore.

La temperatura resta costante finché tutto il liquido è passato.

in fase vapore. Quando si fornisce ad un solido calore, aumentano le vibrazioni delle particelle che lo costituiscono. Quando la forza delle vibrazioni supera le forze di attrazione tra le particelle, la sostanza passa dallo stato solido a quello liquido. Questo processo è detto fusione e la temperatura alla quale solido e liquido sono in equilibrio dinamico è detta punto di fusione. Calore di fusione La fusione è quindi sempre un processo che richiede energia termica (processo endotermico); il calore necessario per fondere un grammo di campione ad una data temperatura è detto calore di fusione. Il calore molare di fusione è il calore necessario per fondere una mole di sostanza. ENERGIA INTERNA L'energia interna E contenuta in un sistema rappresenta l'energia totale (cinetica e potenziale) associata ai legami chimici, alle attrazioni molecolari, alla energia cinetica delle molecole, ecc. È possibile modificare l'energia interna di un sistema mediante l'apporto o la rimozione di calore o lavoro.sistematrasferendo energia dall'ambiente sotto forma di calore. Si possono ottenere trasformazioni di stato generalmente riscaldando o raffreddando una sostanza (Trasformazioni di stato endotermiche ed esotermiche). Curva di riscaldamento a pressione costante Transizioni o passaggi di stato Quando due o più fasi di una sostanza sono presenti contemporaneamente, le m