Chimica Slide e Lezioni Complete

C

particella: se avessimo 2 quantità distinte di materia con massa complessiva uguale, queste avrebbero

particelle con uguale velocità; in realtà le particelle più leggere sono più veloci (dipendenza da Mm).

Gas Reali: fattore di compressibilità,

Un modo per poter notare se un gas è ideale è determinare il ovvero PV/RT (se

uguale a 1 è ideale): in particolare un gas reale a pressioni molto basse/temperature molto alte tende al

comportamento ideale. Per poter applicare un’equazione generale per gas reali è necessario apportare

correzioni, ovvero:

• Considerare l’attrazione tra le molecole gassose;

• volume reale

Definire il effettivo, considerando anche il volume delle particelle (oltre a quello del

recipiente)

• urti non elastici

Gli sono

• pressione reale

La considera anche l'apporto attrattivo tra le particelle (P+ N a/V )(V­

2 2

L’equazione dei gas corretta (valida per i gas reali) pertanto è stata definita come

Nb)=NRT; a è un coefficiente che misura l’attrazione tra le particelle, b il volume occupato dalle particelle

(N=mol): il segno negativo serve a determinare il volume effettivamente libero del recipiente.

Liquefazione dei Gas:

Quando i comportamenti reali si discostano da quelli ideali bisogna considerare le forze intermolecolari e la

vicinanza delle particelle: l'aumento dell'intensità delle interazioni attrattive, infatti, danno origine alla fase

temperatura critica

liquida. Esiste una al di sopra del quale il gas non può liquefarsi qualsiasi sia la

pressione: dalla curva di Andrews abbiamo l'andamento dell'isoterma critica. Perciò è conveniente definire al

meglio il termine “gas” che si riferisce a quelle sostanza che si trovano al di sopra della temperatura critica, al

di sotto sono “vapori”. Si sottolinea la presenza del cosiddetto punto critico C che rappresenta il massimo

valore della temperatura entro il quale la sostanza è liquida:

• Al di sopra dell'isoterma critica è gas;

• Al di sotto fuori dalla campana è vapore;

• Nella campana è una fase di miscela fra vapore­liquido;

• Fuori dalla campana a sinistra è liquido.

Legame a Idrogeno:

legame, a idrogeno,

C’è un particolare detto che

presenta l’interazione polare tra H (avente parziale carica

positiva) ed una coppia di elettroni solitari di un atomo di

piccole dimensioni ma molto elettronegativo come O, N e

F: la dimensione ridotta di H comporta un’alta densità di carica pertanto il legame sarà particolarmente forte

(anche se covalenti e ionici sono più forti); inoltre il fatto che H non abbia elettroni schermanti o guscio quindi

l’effetto è accentuato.

Il ghiaccio a 0°C ha densità minore rispetto a quella dell’acqua liquida: il ghiaccio ha disposizione ordinata

delle particelle e aperta (aperta nel senso di estensione per altri legami), ottimizzando ulteriori possibili

interazioni di tipo legame idrogeno. Questo però porta alla formazione di cavità (dovuta alla maggior distanza

di legame); la fusione del ghiaccio causa il collasso della struttura cristallina con dei legami idrogeno

ricordiamo più ordinati rispetto al quelli nell’acqua liquida. La differenza di questi due legami idrogeno

comporta una maggior densità della struttura liquida.

H­O 4 legami, H­F 2 legami, H­N 2 legami.

Forze di Van der Waals:

interazioni

Vi sono alcune di tipo elettrostatico tra particelle positive e negative (più deboli rispetto a legame

idrogeno, ionico e covalente a causa dell’intensità minore delle cariche – si parla di frazioni di cariche – e delle

forze di Van der

distanze di legame maggiori) che permettono di mantenere uniti alcuni atomi e sono definite

Waals, si suddividono in:

• Dipolo­dipolo, ovvero le molecole polari tendono ad orientarsi con l’estremità positiva verso

l’estremità negativa (abbiamo un momento dipolare permanente). Hanno buona intensità con distanze

tra atomi molto contenute.

• Dipolo­Dipolo indotto, Il campo elettrico generato induce carica elettrica (frazione polare) di segno

opposto alle molecole vicine non polari; questo trasferimento temporaneo di elettroni è definito come

dipolo indotto: quindi le molecole non polari divengono polari momentaneamente;

• Dipolo istantaneo ­ dipolo indotto, forze di London,

o presente in molecole non aventi dipoli

permanenti: il continuo movimento degli elettroni attorno al nucleo muta la simmetria di carica

elettronica (disposizione degli elettroni attorno al nucleo) generando un momento di dipolo istantaneo:

questo effetto influenza gli atomi adiacenti, comportando complessivamente un effetto attrattivo. Le

forze di dispersione,

London, o di sono significative se le molecole sono vicine fra loro; la

misurazione della sua intensità dipende dalla facilità con cui si può alterare la distribuzione di cariche

polarizzabilità:

negative di una molecola, ovvero la questa aumenta con il numero di elettroni e la loro

distanza dal nucleo (ovvero con il numero atomico e peso molecolare).

Liquidi:

Ogni liquido ha volume proprio ma non forma propria; le interazioni tra le particelle sono più forti rispetto agli elementi

gassosi ma meno intense rispetto ai solidi (via intermedia ­ molte proprietà dei liquidi sono intermedie). I liquidi hanno

superficie

una che presenta proprietà differente rispetto al resto del volume: le forze intermolecolari, infatti, non risultano

tensione superficiale. viscosità

bilanciate, garantendo quindi una risultante di forze residue che danno origine alla La

è la resistenza a scorrimento di un liquido: questa proprietà è connessa alla facilità di movimento relativo delle molecole;

pertanto dipende dalle forze intermolecolari e dalle geometrie strutturali.

Passaggi di Stato:

I passaggi di stato sono sempre affiancati da una variazione di energia del sistema: in particolare si

parla di variazione di entropia a seconda dell’energia richiesta (>0) o liberata (<0) per far

avvenire la trasformazione. Lo stato di aggregazione dipende dalla pressione e dalla

diagrammi di stato

temperatura; i forniscono l'andamento della temperatura e

della pressione in funzione del calore fornito: in particolare riconosciamo che

durante un passaggio di stato la temperatura è costante in quanto il calore

fornito (calore latente di .. trasformazione) è utilizzato per rompere i

legami e non per innalzare la temperatura. La pendenza

dell'incremento termico dipende dal calore specifico e la lunghezza del tratto orizzontale dipende dalla quantità di

sostanza e dalla quantità di calore necessaria a rompere i legami: infatti la temperatura sarà costante fino a quando tutta

la materia non avrà compiuto la trasformazione.

fase

Si definisce quella porzione di sistema avente proprietà fisiche e chimiche omogenee: da qui è possibile tracciare la

presenza delle 3 fasi in funzione di p, T. 3 regioni nel quale i vari stati di aggregazione sono ben distinti,

triplo)

3 curve d'equilibrio tra 2 stati d'aggregazione, un punto di intersezione (punto ove coesistono i 3 stati di

temperatura critica,

aggregazione. Si può notare che la curva liquido­vapore si interrompe in corrispondenza di una

pressione critica).

oltre la quale non esiste la fase liquida (a cui corrisponde una Nel caso in cui oltrepassassimo la T e

C

fluido supercritico

p allora avremo a che fare con un all’interno del quali le due fasi sono indistinguibili.

C

Pressione di Vapore:

Lasciando evaporare un liquido in un sistema chiuso, noteremo una fase di vapore che progressivamente

equilibrio dinamico,

tenderà ad uno stato di nel quale il numero di particelle che da liquido passa a vapore è

uguale a quello delle particelle che da vapore passano allo stato liquido. Il vapore formato eserciterà una data

pressione: all’aumentare della quantità di vapore, aumenterà anche la pressione fino ad un valore stabile (in

pressione di vapore

corrispondenza dello stato di equilibrio dinamico) definito o tensione di vapore. Le

volatili:

sostanze che evaporano facilmente sono dette hanno elevate pressioni di vapore. Quando la

pressione di vapore eguaglia la pressione esterna allora il liquido bolle (spiegando la differenza di tempi di

ebollizioni a seconda della località geografica).

Solidi:

Sono caratterizzati da forma e volume proprio, con le particelle prive di energia cinetica traslazionale (solo vibrazionale).

Hanno forze intermolecolari di elevata intensità che provocano l’immobilità delle particelle all’interno del reticolo; inoltre

sono poco comprimibili in quanto hanno poco spazio libero nel reticolo (non come il gas che le particelle sono libere).

Data il legame che intercorre tra cinetica e temperatura, possiamo agire sullo stato di un elemento fornendo/sottraendo

calore (maggiore è l’energia cinetica maggiore è la libertà di movimento quindi un solido tenderà sempre più ad un

comportamento di un liquido o di un gas).

Solidi cristallini:

• hanno una conformazione geometrica precisa (reticolo cristallino); hanno un punto di fusione definito,

intervallo di fusione

con basso (differenza di temperatura tra inizio scioglimento e fine scioglimento) nell'ordine di 0,5

°C: i legami, infatti, si rompono tutti alla stessa energia.

Solidi amorfi:

• la disposizione delle particelle è casuale e il punto di fusione non è netto (la fusione avviene in un ampio

intervallo di temperatura). Hanno strutture simili ai liquidi ma le particelle ovviamente non hanno possibilità di movimento.

A volte le proprietà di un solido dipendono dalla direzione considerata (anisotropia); nel caso dei solidi cristallini, i

singoli cristalli che li compongono presentano proprietà anisotrope: combinandosi queste si bilanciano determinando un

comportamento isotropo.

Struttura Cristallina: costanti parametri di cella;

È una struttura reticolare avente dimensioni definite , dette o le dimensioni non sono

necessariamente parallele agli assi principali, pertanto gli angoli fra i parametri di cella non sono sempre di 90°. Le

cella

superfici piane formatasi sono denominate facce; la combinazione dei parametri in 3 dimensioni determina la

elementare in 3 dimensioni, nodo

ovvero l'elemento modulare ripetuto in modo regolare nelle 3 direzioni. Infine il

corrisponde alla possibile posizione occupata da ogni singola particella atomica.

In totale esistono 7 tipi di celle elementari, quindi 7 sistemi cristallini. centrato),

A volte capita di trovare str