Chimica generale, Riassunto Guida

Il comportamento dei gas reali

TT 2 1si abbassa cioè le particelle diventano sempre più veloci ma la frazione diparticelle diminuisce.7.2.8-GAS REALIL'equazione di stato dei gas vale solamente per i gas ideali.=nRTPVI gas si comportano come gas ideali a P relativamente bassa e Trelativamente alta.Ma quando la pressione comincia ad aumentare o la temperatura siabbassa, cominciamo a registrare delle deviazioni dal comportamentoideale e l'equazione precedente non è più valida.L'equazione più semplice che descrive il comportamento di un gasreale (non ideale) è l'equazione di Van der Waals.Questa equazione si deriva modificando opportunamente l'equazione distato de gas ideali:~ =RTP VID ID ~dove con e abbiamo indicato la pressione e il volume molareP VID IDideali, cioè il valore di tali grandezze se il gas si comportasse in modoideale.Cominciamo a rimuovere una delle due ipotesi ipotesi di gas ideale (e cioè che le interazioni

Come conseguenza di ciò questa pressione negativa è proporzionale alla densità delle particelle N/V. Riferendosi ad una mole di gas si può scrivere:

a = P + P_REALE

dove α è una costante che tiene conto dell'intensità delle interazioni tra le particelle.

Rimuovendo la seconda ipotesi (e cioè che le particelle si possono considerare puntiformi) ...

Se le particelle sono puntiformi tutto il volume molare è V disponibile al gas, poiché nessuna parte di esso è occupato dalle particelle. Ma se il volume delle particelle non è più trascurabile, le molecole hanno un volume finito e non tutto il volume

dell'intensità delle interazioni che si manifestano tra le particelle. È quindi evidente che l'intensità delle interazioni è crescente dallo stato gassoso allo stato liquido e quindi allo stato solido.

Dal punto di vista termodinamico, la grandezza che misura l'ordine (e/o il disordine) molecolare è l'entropia.

Per una sostanza, l'entropia ha il maggiore valore quando la sostanza è nello stato gassoso (lo stato più disordinato) e minor valore nello stato solido (lo stato più ordinato) e intermedio nello stato liquido.

Poiché i solidi appaiono come sostanze dotate di forma e volumi propri si deduce che le particelle formanti i solidi non sono in grado di muoversi dalle posizioni che occupano nella specifica struttura geometrica, detta reticolo cristallino.

Per i solidi si può effettuare:

Una classificazione tra solidi cristallini e solidi amorfi

Una classificazione basata sulle loro forme

geometriche (che non faremo)

Una classificazione basata sulla natura del legame che tiene assieme le particelle nel reticolo cristallino, per cui si possono distinguere solidi ionici, covalenti, molecolari e metallici

7.3.2-SOLIDI CRISTALLINI E SOLIDI AMORFI

I solidi cristallini hanno un definito punto di fusione

I solidi amorfi non hanno un definito punto di fusione, ma la loro fusione avviene in un intervallo di temperatura, in cui al valore di temperatura più basso corrisponde l'inizio del "rammollimento" dei solidi amorfi e al valore più alto corrisponde la fusione completa.

7.3.3-SOLIDI IONICI

Sono caratterizzati da un reticolo in cui le particelle che si trovano nei punti (o siti o nodi) reticolari sono cationi e anioni tenuti insieme da un legame ionico.

I solidi ionici:

1. Hanno alti punti di fusione, a causa della notevole forza del legame ionico;
2. Sono molto solubili in solventi polari, nei quali sciogliendosi si dissociano in ioni;
3. Sono

7.3.4-SOLIDI COVALENTI

I solidi covalenti hanno un reticolo nel quale i punti reticolari sono occupati da atomi che sono legati da legami covalenti. Poiché il legame covalente è caratterizzato da un'elevata forza di legame, questi solidi sono dotati di alti punti di fusione. Poiché esistono tanti tipi di legame covalente, le proprietà specifiche di questi solidi dipendono dal tipo di legame covalente presente.

ESEMPIO

Diamante e grafite sono solidi costituiti da atomi di C legati covalentemente, ma nel diamante il C è ibridizzato sp (tridimensionale) e nella grafite sp (bidimensionale/planare)

Il diamante:

• è un solido ad altissimo punto di fusione (tf>3500°C) per via dei legami covalenti forti
• è un solido molto duro (il I nella scala di durezza)
• è un cattivo conduttore elettrico
• ha un'elevata densità (3,9 g/ml)

grafite: ha un punto di fusione molto alto (tf>3500°C)
è un solido tenero, perché costituito da piani e un piano può slittare
sull’altro ha una buona conducibilità elettrica
la densità è di circa 2,3 g/ml

Si nota come cambiando l’ibridizzazione hanno caratteristiche notevolmente diverse.

7.3.5-SOLIDI MOLECOLARI

Nei solidi molecolari i punti reticolari sono occupati da molecole, che sono tenute insieme dalle interazioni esistenti tra le molecole stesse (interazioni di Van der Waals).

Il tipo e la natura delle interazioni sono molto varie. Esse dipendono dal legame esistente nelle molecole e cioè, alla fine, dalla struttura elettronica degli atomi formanti la molecola.

Dobbiamo quindi aspettarci una varietà di comportamenti di questi solidi, a seconda della specifica natura delle molecole.

Bisogna anche tener presente che l’intensità di queste interazioni è di gran lunga inferiore.

All'intensità dei normali legami chimici. Come caratteristiche generali, questi solidi hanno un punto di fusione relativamente basso, una scarsa durezza, una scarsa densità, sono cattivi conduttori elettrici (per via della mancante mobilità elettronica).

I solidi metallici sono caratterizzati da un reticolo in cui i punti reticolari sono occupati da ioni positivi, legati assieme da legame "metallico", in cui gli elettroni non sono fissi sui singoli atomi, ma sono mobili e sparsi su tutto il reticolo.

Alcune proprietà generali dei metalli sono:

• Aspetto brillante e lucente
• Elevata conducibilità elettrica
• Elevata conducibilità termica
• Malleabilità e duttilità

Per spiegare queste proprietà, si deve considerare che (come già visto) il legame metallico si realizza attraverso la forza di attrazione tra cationi fissi nei punti reticolari e l'insieme degli elettroni.

In generale i

è bassa e si hanno gli isolanti

Se questo intervallo è intermedio, si hanno i semiconduttori, che sono alla base della moderna tecnologia elettronica e che sono caratterizzati da valori di conducibilità intermedia tra quella dei metalli e quella degli isolanti

7.4-LO STATO LIQUIDO

7.4.1-CARATTERISTICHE GENERALI DEI LIQUIDI

Il stato liquido ha caratteristiche intermedie rispetto a quello gassoso e a quello solido.

Infatti, presenta:

• fluidità
• forma del contenitore che li contiene mantenendo il loro volume e isotopia
• densità
• compressibilità scarsa

Come ordine di grandezza, la densità di un liquido è circa il 90% della densità di un solido =0,9d dL

A causa delle interazioni che si esercitano tra le particelle di un liquido,