Chimica generale, inorganica e stechiometrica: termodinamica, elettrochimica e cinetica

GLI STATI DELLA MATERIA

LO STATO SOLIDO

Stato di aggregazione della materia con molecole statiche hanno vibrazioni

 

con spostamenti inferiori a 0.2°

ALLOTROPI: forme ≠ dello stesso elemento con ≠ legami C = diamante,

 

grafite…

POLIMORFI: composti solidi con = formula ma con ≠ forme cristalline che hanno

 ≠ proprietà fisiche e chimiche SiO = quarzo, coesite…

 2

CRISTALLINI = disposizione degli atomi ordinata, periodica, omogenea e

 continua organizzati in una struttura precisa:



MOLECOLARI = costituiti da singole molecole sono teneri, volatili e con



o basse temperature di fusione: H , O

2 2

COVALENTI = atomi direttamente concatenati tra loro da legami

o covalenti, non si possono distinguere singole molecole ma è un’unica

macromolecola sono duri: diamante



IONICI = atomi con cariche +/- tenuti assieme da forze coulombiane in

o cui non si possono distinguere singole molecole sono fragili e con alte



temperature di fusione: NaCl

LIQUIDI = caratteristiche o di cristallo o di liquido in base a temperatura e

o pressione si organizza in mesofasi



AMORFI = disposizione degli atomi omogenea e continua ma non periodica,

 quindi la struttura è poco stabile e non caratterizzabile grafite (con distanza



di legame non sempre = che la rende poco stabile)

LEGAMI INTERMOLECOLARI

Forze attrattive tra entità discrete sono legami o interazioni deboli

 

INTERAZIONI DI VAN DER WAALS

Forze di dispersione o di London:

 Si forma un dipolo istantaneo quando una molecola entra a contatto con

o un’altra

Dipende da caratteristica elettronica delle molecole + distanza tra

o molecole

Interazioni dipolo-dipolo forze di orientamento:

 

Tra molecole polari, si forma un dipolo permanente

o Interazioni forti che dipendono dal momento di dipolo delle molecole 

o forze di attrazione > forze di repulsione

Interazioni ione-molecola forze di induzione:

 

Un atomo centrale induce la molecola attorno a diventare polare o, se lo

o è già, a formare un dipolo permanente

Es: solvatazione

o

LEGAMI A IDROGENO

Quando H ha a che fare con atomo elettronegativo es: H O

 

2 2

Forza di legame: 20 kJ/mol instaura la stessa distanza di legame tra tutte le

 

molecole

PROPRIETA’ COLLIGATIVE

Dipendono solo da concentrazioni di particelle (molecole o ioni) di soluto in un

 particolare solvente, ma nondalla loro natura

Si parla di soluzioni simili a quelle ideali, quindi diluite (X > X )

 solvente soluto

Negli elettroliti, le proprietà colligative hanno effetto > triplicando il loro valore

 COEFFICIENTE DI VAN’T HOFF (i) = rapporto tra valore misurato di una



proprietà colligativa e valore previsto se soluto non fosse elettrolita

Abbassamento relativo di tensione di vapore = tendenza di un liquido a

 fuoriuscire da stato liquido a stato vapore:

LEGGE DI RAOULT: pressione totale = somma delle pressioni parziali di

o ogni componente in funzione della quantità di solvente e soluto nella

soluzione P = X *P

 finale soluto iniziale

Interazione soluto-solvente forte mescolamento esotermico difficile

 

o abbassamento di tensione di vapore

Interazione soluto-solvente debole mescolamento endotermico +

 

o facile abbassamento di tensione di vapore

Quando il mescolamento è accompagnato da assorbimento/liberazione di

o calore non si parla di soluzioni ideali



Innalzamento ebullioscopico (di temperatura di ebollizione) sale in pentola

 

che bolle:

Temperatura di ebollizione raggiunta quando pressione di vapore =

o pressione esterna 

K = costante ebullioscopica, m = molalità ΔT = i*K *m

o eb eb eb

Abbassamento crioscopico (di temperatura di congelamento) sale disperso su

  

strade contro il ghiaccio K = costante crioscopica, m = molalità ΔT =

 cr cr

-i*K *m

cr

Pressione osmotica:

 Pressione che si deve applicare a una soluzione x impedire l’osmosi =

o passaggio netto in essa del solvente quando sia separata da questo da

una membrana semipermeabile

Osmosi diretta: pressione meccanica < pressione osmotica solvente



o entra in soluzione

Osmosi indiretta: pressione meccanica > pressione osmotica solvente



o esce da soluzione

Soluzioni con soluti ≠ ma = pressione osmotica sono isotoniche

o *V pressione

= i*n.moli *R*T osmotica



o soluto

LO STATO GASSOSO

Stato di aggregazione della materia con molecole che tendono a occupare tutto

 lo spazio a disposizione

GAS IDEALI = molecole di gas puntiformi che vengono considerate isolate, non

 interagenti e con un volume nullo seguono un moto rettilineo e uniforme in



qualsiasi direzione dello spazio, gli urti tra molecole o molecole-contenitore sono

elastici

Nei gas reali: pressione si riduce x effetto delle attrazioni intermolecolari e le

 molecole si avvicinano fino a un massimo che determina il volume di

impenetrabilità non vale l’equazione di stato



EQUAZIONE DI STATO DEI GAS IDEALI

1662, legge isoterma di Boyle: pressione e volume inversamente proporzionali

 P*V = costante P * V = P * V

  1 1 2 2

1787-1802, legge isobara di Charles e Gay-Lussac: se si aumenta la

 temperatura di un gas in condizioni isobare il suo volume aumenta di

1/273.15°C per ogni grado centigrado del valore V posseduto a 0°C V/T =



0

costante V /T = V /T

 1 1 2 2

1811, principio di Avogadro: volumi = di gas ≠, in = condizioni di temperatura e

 pressione, contengono lo stesso numero di molecole V/n.moli = costante

 soluto

Equazione di stato dei gas ideali: P*V = n.moli *R*T

 soluto

R = 8.315 J/(mol*K) R = 0.0821 L*atm/(mol*K)



o In condizioni normali: 273.15K -- 1atm 1 mol = 22.4L



o In condizioni standard: 298.15K -- 1atm 1 mol = 22.2L



o Pressione: 1bar = 750Torr = 750mmHg 1atm = 1.013bar = 760Torr



o = 101325Pa

MISCELE GASSOSE

PRESSIONE PARZIALE (p) = pressione che un gas di una miscela gassosa

 eserciterebbe se, a = temperatura, occupasse da solo l’intero volume a

disposizione della miscela p = X *P

 1 1 tot

Pressione totale (P ) = somma tra pressioni parziali dei singoli componenti

 tot 

Fanno reazioni di dissociazione termica grado di dissociazione: = x/n.moli

 

con 0<<1 se c’è variazione di moli c’è anche variazione di pressione:



n.moli – n.moli > 0 pressione aumenta



o prodotti reagenti

n.moli – n.moli = 0 pressione invariata



o prodotti reagenti

n.moli – n.moli < 0 pressione diminuisce



o prodotti reagenti

TEORIA CINETICA DEI GAS

Energia cinetica traslazionale: indipendentemente dal gas, è direttamente

 proporzionale alla temperatura = in tutti i gas a = temperatura: E =

 cin

3/2*R*T 

Energia cinetica media traslazionale: = in tutti i gas a = temperatura =

  cin

3/2*k*T -23

con costante di Boltzmann = R/N = k = 1.3807 * 10 J/K

A

Velocità media traslazionale: v = rad [ (8*R*T) / (MM*) ]

 m

Legge della distribuzione delle velocità molecolari di Maxwell: descrive la

 velocità dei gas mettendo in relazione peso molecolare e ??????????????????

DIAGRAMMI DI FASE

Rappresentano le condizioni di una sostanza in passaggio tra 2 fasi diverse

 

temperatura su ascissa, pressione su ordinata

PUNTO TRIPLO = unica condizione esistente, molto instabile, in cui coesistono

 tutti i 3 stati

PUNTO CRITICO = punto in cui la sostanza è un fluido supercritico, in cui

 coesistono stato liquido e gassoso mancanza di pressione di vapo