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Ingegneria Sanitaria-Ambientale

P M

OLITECNICO DI ILANO

- S . A

D.I.I.A.R. Esercitazione 1 - Misura delle concentrazioni

EZ MBIENTALE ESERCITAZIONE 1

N - M

OZIONI DI BASE ISURA DELLE CONCENTRAZIONI

E

SEMPI SVOLTI 3-

1. Un campione di acqua di scarico civile contiene 10 mg/l di nitrati (NO ): esprimerne la

concentrazione in ppm , moli/l, mg/l di N e ppb (pesi molecolari: N = 14 g/mole; O = 16

m m

g/mole).

SOLUZIONE ρ -1

In soluzione acquosa, assunta la densità dell’acqua pari ad 1 kg l si ha che:

= C /ρ

C m v

ove C è la concentrazione in termini di massa/massa e C quella in termini di massa/volume.

m V

Pertanto: -1 -1 -1

C = 10 mg l /1 kg l = 10 mg kg = 10 ppm .

m m

Poiché: 3

1 ppm = 10 ppb

m m

si avrà anche:

C = 10000 ppb .

m m

La concentrazione molare C si ricava sempre dalla concentrazione in volume C e dal peso

M V

3-

molecolare del NO , che vale:

NO3- -1 -1 3- -1

M = (3 moli O ·16 g O mole + 1 mole N·14 g N mole ) = 62 g NO mole .

2 2

Pertanto: -1 -3 -1 -1 -4 -1

C = (10 mg l ·10 g mg ) / 62 g mole = 1,6·10 moli l .

M

La concentrazione in volume C espressa in termini di N si valuta dalla concentrazione molare

N 3-

, tenendo conto che una mole di NO contiene una mole di N: pertanto:

C

M -

moli NO 1 moli N g N mg

= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =

4 3 -1

3

C (1,6 10 ) ( ) (14 ) (10 ) 2,26 mg l

N N

-

l mole NO mole N g

3

3-

2. La concentrazione di nitrati (NO ) in un’acqua di falda prelevata da tre distinti pozzi è pari,

rispettivamente, a 0,01 mg/l, 1,3 mg/l e 20 mg/l (valori espressi in termini di N). Livelli di

3-

nitrati nelle acque potabili al di sopra di 44,3 ppm di NO vengono considerati a rischio per le

m

potenzialità di insorgenza della metemoglobinemia infantile (sindrome dei “bambini blu”):

valutare quali dei tre pozzi si trova in una situazione di rischio a tale proposito (pesi molecolari:

N = 14 g/mole; O = 16 g/mole).

SOLUZIONE

La concentrazione limite espressa in massa/volume è pari a:

-1 -1

C = (44,3 ppm )·(1 mg l /ppm ) = 44,3 mg l

limite m m 3-

che sulla base del rapporto molare N/NO , è pari in termini di N a:

- -

mg NO 1 mmoli NO 1 mmoli N mg N

= ⋅ ⋅ ⋅ = -1

3 3

C (44,3 ) ( ) ( ) (14 ) 10 mg l

N lim ite N

- -

l 62 mg NO 1 mmoli NO mmole N

3 3

Il livello di rischio viene pertanto superato dal terzo pozzo. 1

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D.I.I.A.R. Esercitazione 1 - Misura delle concentrazioni

EZ MBIENTALE

3. La concentrazione media di clordano (C Cl H ), un pesticida di cui è stato vietato l’utilizzo per

10 8 6

le sue caratteristiche di tossicità e persistenza nell’ambiente, rilevata nell’atmosfera del Polo

3n

Nord è pari a 0,6 pg/m in condizioni normali: valutarne la corrispondente pressione parziale p

(pesi molecolari: C = 12 g/mole; H = 1 g/mole; Cl = 35,5 g/mole)

SOLUZIONE

Dalla legge di Dalton:

p = y ·p

i i

con y pari alla frazione molare coincidente, nell’ipotesi di gas ideale, con quella volumetrica.

i

Poiché nelle condizioni di cui all’esercizio p = 1 atm:

p = y .

i i

Per il calcolo di y si possono seguire due approcci: uno basato sull’utilizzo della legge dei gas

i

ideali e l’altro sulla regola di Avogadro.

Gas ideali:

La frazione volumetrica y del clordano è pari al rapporto tra il volume V occupato dal clordano

i i

stesso ed il volume unitario di atmosfera, entrambi in condizioni normali:

3n

y = V / 1 m

i i

Il volume V è pari a:

i

n RT m RT

= = ⋅

i i

V

i p PM p

i -1 -5 3 -1 -1

ove PM è il peso molecolare, pari a 410 g mole , ed R vale 8,21·10 atm m mole °K .

i

Pertanto: g 3

atm m

⋅ -12 −

⋅ ⋅ °

0,6 pg 10 5

(8,21 10 ) 273 K

°

pg mole K −

= ⋅ = ⋅ 17 3

V 3

,28 10 m

i n

g 1 atm

410 mole

e quindi: -17

p = 3,28·10 atm

i

Regola di Avogadro:

Il calcolo del volume V occupato dal clordano può condursi ricordando che 1 mole di un

i

qualunque gas ideale occupa in condizioni normali 22,4 l: pertanto:

g

⋅ -12

0,6 pg 10

m pg

− − − −

= ⋅ = ⋅ = ⋅ = ⋅

1 1 12 17 3n

i

V 22,4 l mole 22,4 l mole 0,0328 10 l 3,28 10 m

i n n n

g

PM 410

i mole

e quindi: -17

p = 3,28·10 atm

i

4. Un palloncino viene riempito con 10 g di azoto (N ) e 2 g di ossigeno (O ). Se l’operazione

2 2

viene condotta in un ambiente a pressione atmosferica e 25°C di temperatura, calcolare: (a) la

concentrazione di O all’interno del palloncino in % vol; (b) il volume del palloncino gonfiato.

2

SOLUZIONE

occupato da ognuno dei due gas si valuta a partire dalla legge dei gas ideali:

Il volume V

i

n RT m RT

= = ⋅

i i

V

i p PM p

i 2


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria per l'ambiente e il territorio (CREMONA - MILANO)
SSD:
Docente: Bonomo Luca
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher michela.betelli@gmail.com di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Ingegneria sanitaria-ambientale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Politecnico di Milano - Polimi o del prof Bonomo Luca.

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