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Esercizi gas

Il corso di Chimica Medica è tenuto dal prof. Massimiliano Coletta
CENNI INTRODUTTIVI - Tabella periodica degli elementi e nomenclatura inorganica.
COSTITUZIONE DELL 'ATOMO - Particelle elementari: protone, neutrone, elettrone. Isotopi. Elettroni e configurazione elettronica degli atomi. Numeri quantici ed orbitali. Auf-bau. Il legame chimico.
IBRIDIZZAZIONE DELL'ATOMO DI CARBONIO... Vedi di più

Esame di CHIMICA MEDICA docente Prof. M. Coletta

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ESTRATTO DOCUMENTO

Prof. Silvio Reato – Valcavàsia Ricerche

atm. Calcola: a) la pressione esercitata dal gas se esso viene trasferito in una bombola da

8,0 litri; b) quale volume occuperebbe il gas alla pressione di 5 atm. Le trasformazioni

avvengono a temperatura costante.

Risoluzione

Applichiamo la legge delle isoterme perché T = T .

1 2

P = 2,0 atm

1

V = 5,0 litri

1

V = 8,0 litri

2 =

P * V P * V

1 1 2 2

P * V 2

,

0 atm * 5

,

0 litri

= = =

P 1

, 25 atm

1 1

2 V 8

,

0 litri

2

P = 2,0 atm

1

V = 5,0 litri

1

P = 5,0 atm

2 =

P * V P * V

1 1 2 2

P * V 2

,

0 atm * 5

,

0 litri

= = =

V 2

,

0 litri

1 1

2 P 5

,

0 atm

2

Risposta. a) ; b) .

P = 1,25 atm V = 2,0 litri

2 2

Esercizio

3

4,00 m di gas butano sono sottoposte alla pressione di 5320 mm Hg. Calcola la pres-

3

sione del gas se il volume, a temperatura costante, viene portato a 8,00 m . Esprimi la

pressione calcolata, in atm, bar, mbar.

Risoluzione

Applichiamo la legge delle isoterme perché T = T .

1 2

P = 5320 mm Hg

1

V = 4,00 litri

1

V = 8,00 litri

2 =

P * V P * V

1 1 2 2

P * V 5320 mm Hg * 4

,

00 litri

= = =

P 2660 mm Hg

1 1

2 V 8

,

00 litri

2

1 atm : 760 mm Hg = x atm : 2660 mm Hg

1 atm * 2660 mm Hg

= =

x atm 3

,

50 atm

760 mm Hg

1 atm : 101325 Pa = 3,50 atm : x Pa

101325 Pa * 3

,

50 atm

= =

x Pa 354637

,

5 Pa

1 atm

5

10 Pa : 1 bar = 354637,5 Pa : x bar

1 bar * 354637

,

5 Pa

= =

x bar 3

,

546375 bar

5

1 0 Pa

3

,

546375 bar 3546

,

375 mbar .

Risposta. 3,50 atm; 3,546375 bar; 3546,375 mbar

Esercizio

Un certo gas che a 30 °C occupa il volume di 200,0 litri, viene riscaldato a 80 °C, man-

2

Esercizi – Le leggi dei gas

tenendo costante la pressione. Calcola il volume del gas alla nuova temperatura.

Risoluzione

Applichiamo la legge delle isobare perché P = P .

1 2

t = 30 °C

1

T = 303,15 °K

1

t = 80 °C

2

T = 353,15 °K

2

V V

=

1 2

T T

1 2 °

V * T 200

,

0 litri * 353

,

15 K

= = = ≈

V 232

,

987 litri 233 litri

1 2

2 °

T 303

,

15 K

1

Risposta. .

V = 232,987 litri

2

Esercizio

Calcola a quale temperatura (in °C) bisogna portare 8,0 litri di ossigeno che si trovano a

25 °C perché il volume raddoppi, mantenendo costante la pressione.

Risoluzione

Applichiamo la legge delle isobare perché P = P .

1 2

t = 25 °C

1

T = 298,15 °K

1

V = 8,0 litri

1

V = 2 * V = 16,0 litri

2 1

T T

=

1 2

V V

1 2

T T

=

1 2

V 2 * V

1 1

T

=

T 2

1 2

= = = °

T T * 2 298

,

15 * 2 596

,

30 K

2 1

t = (T – 273,15) °C = (596,30 – 273,15) °C = 323,15 °C

2 2 .

Risposta. t = 323,15 °C

2

Esercizio

Una bombola contiene gas butano alla pressione di 2280 mm Hg e alla temperatura di

18 °C. Se la temperatura scende a – l0 °C, qual è la nuova pressione? Esprimi il risultato

in atm.

Risoluzione

Applichiamo la legge delle isovolumiche (isometriche o isòcore) perché V = V .

1 2

= 2280 mm Hg

P

1

= 18 °C

t 1 = 291,15 °K

T

1

= - 10 °C

t 2 = 263,15 °K

T

2

P P

=

1 2

T T

1 2 3

Prof. Silvio Reato – Valcavàsia Ricerche

°

P * T 2280 mm Hg * 263

,

15 K

= = =

P 2060

,

732 mm Hg

1 2

2 °

T 291

,

15 K

1

1 atm : 760 mm Hg = x atm : 2060732 mm Hg

1 atm * 2060

,

732 mm Hg

= =

x atm 2

,

711 atm

760 mm Hg

Risposta. .

P = 2,711 atm

2

Esercizio

Calcola a quale temperatura (in °C) bisogna portare un dato volume di idrogeno, che a

5 Pa, affinché passi a 2,0 atm.

10 °C ha una pressione di 5,0 * 10

Risoluzione

Applichiamo la legge delle isovolumiche (isometriche o isòcore) perché V = V .

1 2

= 10 °C

t 1 = 283,15 °K

T

1 5

= 5,0 * 10 Pa

P

1 = 2,0 atm

P

2

1 atm : 101325 Pa = 2,0 atm : x Pa

101325 Pa * 2

,

0 atm

= =

x Pa 202650 Pa

1 atm

T T

=

1 2

P P

1 2 °

T * P 263

,

15 K * 202650 Pa

= = = °

T 110

,

71 K

1 2

2 5

P 5 *

10 Pa

1

t = (T – 273,15) °C = (110,71 – 273,15) °C = - 162,44 °C

2 2 .

Risposta. t = - 162,44 °C

2

Esercizio

Calcola la pressione (in atm) che occorre esercitare su una certa massa di gas che, a 70

3 5

litri ed è sottoposto ad una pressione di 3,2 *10 Pa,

°C, occupa un volume di 2,2 * 10

affinché occupi il volume di l500 litri, mantenendo costante la temperatura.

Risoluzione

Applichiamo la legge delle isoterme perché T = T .

1 2

= 70 °C

t 1 = 343,15 °K

T

1 3

= 2,2 * 10 litri = 2200 litri

V

1 5

= 3,2 * 10 Pa

P

1 = 1500 litri

V

2 =

P * V P * V

1 1 2 2 5

P * V 3

, 2 *

10 Pa * 2200 litri

= = = 3

P 4

,

693 *

10 Pa

1 1

2 V 1500 litri

2 3

1 atm : 101325 Pa = x atm : (4,693 * 10 ) Pa

3

1 atm * 4

,

693 * 10 Pa

= =

x atm 4

,

632 atm

101325 Pa

Risposta. .

P = 4,632 atm

2 4

Esercizi – Le leggi dei gas

Esercizio

Calcola il volume di una massa di ossigeno che alla temperatura di – 20 °C occupa il

3 mL, se essa viene scaldata fino a – 5 °C. La pressione rimane co-

volume V = 1,5 * 10

stante.

Risoluzione

Applichiamo la legge delle isobare perché P = P .

1 2

= - 20 °C

t 1 = 253,15 °K

T

1 3 mL = 1,5 litri

V1 = 1,5 * 10

t = - 5 °C

2 = 268,15 °K

T

2

V V

=

1 2

T T

1 2 °

V * T 1

,

5 litri * 268

,

15 K

= = =

V 1

,

589 litri

1 2

2 °

T 253

,

15 K

1

Risposta. .

V = 1,589 litri

2

Esercizio

Una bombola contiene gas metano alla pressione di 3800 torr e alla temperatura di 25

°C. Calcola la pressione (in atm, bar, mm Hg) se la temperatura scende a 0 °C.

Risoluzione

Applichiamo la legge delle isovolumiche (isometriche o isòcore) perché V = V .

1 2

= 3800 torr

P

1

= 25 °C

t 1 = 298,15 °K

T

1

= 0 °C

t 2 = 273,15 °K

T

2

P P

=

1 2

T T

1 2 °

P * T 3800 torr * 273

,

15 K

= = =

P 3481

,

37 torr

1 2

2 °

T 298

,

15 K

1

1 atm : 760 torr = x atm : 3481,37 torr

1 atm * 3481

,

37 torr

= =

x atm 4

,

581 atm

760 torr

1 atm : 101325 Pa = 4,581 atm : x Pa

101325 Pa * 4

,

581 atm

= =

x Pa 464144

, 29 Pa

1 atm

5

10 Pa : 1 bar = 464144,29 Pa : x bar

1 bar * 464144

, 29 Pa

= =

x bar 4

,

641 bar

5

1 0 Pa

Risposta. .

3481,37 torr o mm Hg; 4,581 atm; 4,641 bar

Esercizio

18,0 litri di gas alla temperatura di 20 °C esercitano una pressione di 3,0 atm. Calcola la

5

Prof. Silvio Reato – Valcavàsia Ricerche

pressione (in atm) necessaria affinché il gas occupi un volume di 15,0 litri, alla tempera-

tura di 100 °C.

Risoluzione

V = 18,0 litri

1

= 20 °C

t 1 = 293,15 °K

T

1 = 3,0 atm

P

1 = 15,0 litri

V

2

= 100 °C

t 2 = 373,15 °K

T

2

P * V P * V

=

1 1 2 2

T T

1 2 °

P * V * T 3

,

0 atm *

18

,

0 litri * 373

,

15 K 20150

,

100

= = = =

P atm 4

,

582 atm

1 1 2

2 °

T * V 293

,

15 K *

15

,

0 litri 4397

, 250

1 2

Risposta. P = 4,582 atm]

2

Esercizio

55,0 litri di gas butano, alla pressione di 2,5 atm e alla temperatura di 15 °C, vengono

riscaldati a 60 °C. Calcola il volume che il gas assume se viene compresso a 6,0 atm.

Risoluzione

V = 55,0 litri

1 = 2,5 atm

P

1

= 15 °C

t 1 = 288,15 °K

T

1 = 6,0 atm

P

2 = 60 °C

T

2 = 333,15 °K

T

2

P * V P * V

=

1 1 2 2

T T

1 2 °

P * V * T 2

,

5 atm * 55

,

0 litri * 333

,

15 K 45808

,

125

= = = = ≈

V litri 26

, 496 litri 26

,

5 litri

1 1 2

2 °

T * P 288

,

15 K * 6

,

0 litri 1728

,

900

1 2

Risposta. .

V = 26,5 litri

2

Esercizio

3

3,5 m di azoto si trovano alla pressione di 2,0 atm e alla temperatura di 65 °C. Calcola

la temperatura alla quale, sottoponendo il gas alla pressione di 3,0 atm, esso assume il

3 .

volume di 4,0 m

Risoluzione

3

V = 3,5 m

1

P = 2,0 atm

1

= 65 °C

t 1 = 338,15 °K

T

1 = 4,0 m3

V

2 = 3,0 atm

P

2

P * V P * V

=

1 1 2 2

T T

1 2 6

Esercizi – Le leggi dei gas

T T

=

1 2

P * V P * V

1 1 2 2 ° 3

T * P * V 338

,

15 K * 3

,

0 atm * 4

,

0 m 4057

,

800

= = = ° = °

T K 579

,

69 K

1 2 2

2 3

P * V 2

,

0 atm * 3

,

5 m 7

,

0

1 1

t = (T – 273,15) °C = (579,69 – 273,15) °C = 306,54 °C

2 2 .

Risposta. t = 306,54 °C

2

Esercizio

Calcola la pressione esercitata da 1,5 mol di biossido di carbonio CO contenuto in un

2

recipiente del volume di 55,0 litri a 150 °C.

Risoluzione

n = 1,5 moli

V = 55,0 litri

t = 150 °C

T = 423,15 °K

P * V = n * R * T

n * R * T 1

,

5 * 0

,

0821

* 423

,

15

= = =

P 0

,

947 atm

V 55

,

0

Risposta. .

P = 0,947 atm

Esercizio

Calcola il volume occupato da 7,50 g di metano, CH (MM = 16,043) alla pressione di

4

3039 mbar e alla temperatura di 25 °C.

Risoluzione

P = 3039 mbar ≡ 3,039 bar

t = 25 °C

T = 298,15 °K

5 Pa = 3,039 bar : x Pa

1 bar : 10

5

10 Pa * 3

,

039 bar

= =

x Pa 303900 Pa

1 bar

1 atm : 101325 Pa = x atm : 303900 Pa

1 atm * 303900 Pa

= = ≈

x Pa 2

,

999 atm 3

,

0 atm

101325 Pa

P * V = n * R * T

g * R * T

=

P * V MM

g * R * T 7

,

50 * 0

,

0821

* 298

,

15 183

,

586

= = = =

V 3

,

814 litri

MM * P 16

,

043 * 3

,

0 48

,

129

Risposta. .

V = 3,814 litri

Esercizio

Una bombola da 5,0 litri contiene 0,2 kg di ossigeno, O (MM = 32). Calcola la pressio-

2

ne del gas alla tempe ratura di 15 °C.

Risoluzione

V = 5,0 litri 7

Prof. Silvio Reato – Valcavàsia Ricerche

≡ 200 g O

0,2 kg O

2 2

t = 15 °C

T = 288,15 °K

P * V = n * R * T

g * R * T

=

P * V MM

g * R * T 200 * 0

,

0821

* 288

,

15 4731

, 423

= = = =

P 29

,

571 atm

MM * V 32

,

0 * 5

,

0 160

,

0

Risposta. .

P = 29,571 atm

Esercizio

Calcola a quale temperatura (in °C) 2,00 g di ammoniaca, NH (MM = 17,032) occupa-

3

no un volume di 500 mL, alla pressione di 2280 mm Hg.

Risoluzione

g NH = 2,00

3

V = 500 mL ≡ 0,5 litri

2280

P = 2280 mm Hg ≡ atm

760

P * V = n * R * T 2280 * 0

,

5

P * V P * V 2280 * 0

,

5 *

17 , 032 19416

, 480

760

= = = = = = °

T 155

,

59 K

g 2

, 00

n * R 760 * 2

, 00 * 0

, 0821 124

, 792

* R * 0

, 0821

MM 17 , 032

t = (T – 273,15) °C = (155,59 – 273,15) °C = - 117,56 °C

Risposta. .

t = - 117,56 °C

Esercizio

Calcola la massa (g) di idrogeno (MM = 2,016) contenuta in una bombola da 10,0 litri

se la pressione del gas è di 2,0 atm e la temperatura di 20 °C.

Risoluzione

V = 10,0 litri

P = 2,0 atm

t = 20 °C

T = 293,15 °K

P * V = n * R * T

P * V

=

n R * T

g P * V

=

MM R * T

P * V * MM 2

,

0 *

10

,

0 * 2

,

016 40

,

320

= = = =

g 1

,

675 g

H R * T 0

,

0821

* 293

,

15 24

,

068

2

Risposta. .

1,675 g di idrogeno

Esercizio 8

Esercizi – Le leggi dei gas

Quante moli di ossigeno O (MM = 32) sono contenute in una bombola da 10,0 litri alla

2

pressione di 4558,5 mbar e alla temperatura di 28 °C.

Risoluzione

V = 10,0 litri

P = 4558,5 mbar ≡ 4,5585 bar

t = 28 °C

T = 301,15 °K

5

1 bar : 10 Pa = 4,5585 bar : x Pa

5

10 Pa * 4

,

5585 bar

= =

x Pa 455850 Pa

1 bar

1 atm : 101325 Pa = x atm : 455850 Pa

1 atm * 455850 Pa

= = ≈

x Pa 4

, 499 atm 4

,

5 atm

101325 Pa

P * V = n * R * T

P * V 4

,

5 *

10

,

0 45

,

00

= = = =

n 1

,

820 moli

O R * T 0

,

0821

* 301

,

15 24

,

724

2

Risposta. .

n =1,820 moli di ossigeno

Esercizio

Calcola quante moli di gas metano, CH (MM = 16,043) e quanti grammi sono contenu-

4

ti, in c.n., in 200 litri di tale gas.

Risoluzione

Le condizioni normali (c.n.) presentano P = 1,0 atm e T = 273,15 °K (cioè t = 0 °C).

P * V = n * R * T

P * V 1

,

0 * 200 200

,

0

= = = =

n 8

,

918 moli

CH R * T 0

,

0821

* 273

,

15 22

, 426

4 = = =

g n * MM 200 *

16

,

043 143

,

077 grammi

CH CH CH

4 4 4 .

Risposta. 8,918 moli; 143,077 grammi

Esercizio

Una bombola da 15,0 litri contiene cloro Cl (MM = 70,914) alla pressione di 80,0 atm

2

e alla temperatura di 18 °C. Si apre la valvola e si fanno uscire 3,0 kg di gas. Calcola la

pressione esercitata ora dal gas, se rimane costante la temperatura.

Risoluzione

Si lavora in condizioni isoterme, per cui T = T .

1 2

V = 15,0 litri

P = 80,0 atm

t = 18 °C

T = 291,15 °K

* V = n * R * T

P

1 1

P * V

=

n 1

1 R * T

g P * V

=

1 1

MM R * T 9

Prof. Silvio Reato – Valcavàsia Ricerche

P * V * MM 80

,

0 *

15

,

0 * 70

,

914 85096

,

80

= = = =

g 3560

,

027 grammi iniziali di CO

1

1 2

R * T 0

,

0821

* 291

,

15 23

,

903

Si fanno uscire dalla bombola 3000 g di CO .

2

Il volume della bombola rimane costante.

Nella bombola rimangono:

= g – 3000 = 3560,027 – 3000 = 560,027 grammi di CO

g

2 1 2

di questa quantità di gas:

Si calcola quindi la pressione finale P

2

g * R * T 560

,

027 * 0

,

0821

* 291

,

15 13386

,

558

= = = =

P 12

,

585 atm

2

2 V * MM 15

,

0 * 70

,

914 1063

,

71

.

Risposta. P = 12,585 atm

2

Esercizio

Calcola la pressione (in Pa) esercitata da 42,0 g di azoto N (MM = 28,016) in un reci-

2

piente del volume di 25,0 litri, alla temperatura di – 20 °C.

Risoluzione

V = 15,0 litri

P = 80,0 atm

t = - 20 °C

T = 253,15 °K

P * V = n * R * T

g * R * T 42

,

0 * 0

,

0821

* 253

,

15 872

,

912

= = = =

P 1

, 246 atm

V * MM 25

,

0 * 28

,

016 700

, 40

1 atm : 101325 Pa = 1,246 atm : x Pa

101325 Pa *

1

, 246 atm

= =

x atm 126281

,

826 Pa

1 atm

Risposta. .

P = 126281,826 Pa

Esercizio

Calcola la densità (g/litro) dell'ammoniaca NH (MM = 17,032) alla pressione di 2,5

3

atm e alla temperatura di 37 °C.

Risoluzione

t = 37 °C

T = 310,15 °K

P = 2,5 atm

P * V = n * R * T

g

=

P * V * R * T

MM

P * MM g

= = d

R * T V

2

,

5 *

17

,

032 42

,

580 g

= = =

d 1

,

672

0

,

0821

* 310

,

15 25

, 463 litro

Risposta. .

d = 1,672 g/litro 10


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vipviper

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DESCRIZIONE ESERCITAZIONE

Il corso di Chimica Medica è tenuto dal prof. Massimiliano Coletta
CENNI INTRODUTTIVI - Tabella periodica degli elementi e nomenclatura inorganica.
COSTITUZIONE DELL 'ATOMO - Particelle elementari: protone, neutrone, elettrone. Isotopi. Elettroni e configurazione elettronica degli atomi. Numeri quantici ed orbitali. Auf-bau. Il legame chimico.
IBRIDIZZAZIONE DELL'ATOMO DI CARBONIO - Ibridizzazioni sp3, sp2, sp e loro geometria.
STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA - Gas: equazione di stato dei gas ideali. Temperatura assoluta e relazione con la velocità molecolare media. Miscele gassose; legge di Dalton. Liquidi: tensione di vapore di un liquido. Solidi: caratteristiche strutturali dei solidi covalenti, ionici, molecolari, metallici. Diagrammi di stato.
TERMODINAMICA CHIMICA – Potenziali termodinamici; entalpia e legge di Hess; entropia. Energia libera: correlazione con entalpia ed entropia.
SOLUZIONI - Concentrazione delle soluzioni. Diluizioni e mescolamenti di soluzioni. Tensione di vapore di una soluzione (legge di Raoult). Proprietà colligative. Solubilità dei gas nei liquidi: la legge di Henry.
L'EQUILIBRIO CHIMICO - Equilibri in fase gassosa. Espressione della costante di equilibrio. Relazione tra Kc e Kp. Fattori che influenzano l'equilibrio. Equilibri omogenei ed eterogenei.
SOLUZIONI DI ELETTROLITI - Elettroliti forti e deboli; grado di dissociazione. Proprietà colligative di soluzioni di elettroliti; binomio di Van't Hoff. Acidi e basi secondo Arrhenius, Bronsted e Lowry, Lewis. Acidi e basi forti e deboli. Legge di diluizione di Oswald. Il pH; calcolo del pH in soluzioni di acidi (e basi) forti e deboli. Idrolisi salina. Soluzioni tampone. Dissociazione degli acidi poliprotici (cenni). Titolazioni acido-base.
SISTEMI ETEROGENEI - Definizione di soluzione satura. Costante di solubilità ed effetto dello ione a comune.
CINETICA CHIMICA - Introduzione alla cinetica; teoria del complesso attivato; energia di attivazione. Equazioni cinetiche ed ordine di reazione. Relazione tra costante cinetica ed energia di attivazione (equazione di Arrhenius). Relazione tra costanti cinetiche e costante di equilibrio.
REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE E POTENZIALI ELETTROCHIMICI - Numero di ossidazione. Reazioni di ossido-riduzione e loro bilanciamento. Potenziali standard di riduzione. Equazione di Nernst. Forza elettromotrice di una pila. Semielementi. Pile chimiche e pile a concentrazione.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in farmacia (Facoltà di Medicina e Chirurgia e di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali)
SSD:
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher vipviper di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di CHIMICA MEDICA e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Tor Vergata - Uniroma2 o del prof Coletta Massimiliano.

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