Esercizi svolti di Chimica fisica applicata - proprietà delle sostanze pure

L etere dietilico bolle a 34,6 C in condizioni normali. L etere deve essere conservato e

immagazzinato in fusti di alluminio che sopportano pressioni no a 1000 kPa. Qual è la massima

temperatura alla quale è possibile esporre i fusti di etere, sapendo che la variazione di energia

interna di evaporazione (∆Uev) dell etere a 34,6 C vale 27 KJ/mol?

Ci baseremo principalmente sull'equazione di Clausius-Clapeyron, che descrive come varia la

pressione di vapore di una sostanza con la temperatura. Questa equazione è utile quando

vogliamo capire come la pressione di vapore cambia con la temperatura in un processo di

evaporazione. L'equazione sempli cata è la seguente:

• P è la pressione di vapore.

• T è la temperatura assoluta (in Kelvin).

• è l'entalpia di evaporazione

∆H ev

• ΔV è la variazione di volume speci co tra fase liquida e vapore.

La forma integrata di questa equazione è spesso espressa come:

• P è la pressione di vapore a una temperatura

1

• P è la pressione di vapore a una temperatura

2

• R è la costante dei gas, che vale 8.314 J/(mol·K).

• è l'entalpia molare di evaporazione

∆H ev

I calori di vaporizzazione e di fusione dell acqua sono 2490 kJ/g e 333,5 kJ/g a 0 C,

rispettivamente. La pressione di vapore dell acqua a 0 C vale 611 Pa. Si calcoli la pressione di

sublimazione del ghiaccio a -24 C, assumendo che i non varino con la temperatura.

∆H

Le pressioni di vapore (in mmHg) di LaBr3 solido e liquido in vicinanza del punto triplo, in un certo

intervallo di T, sono date dalle seguenti equazioni:

• log p (solido) = -6280/T + 14,445

• log p (liquido) = -5227/T + 12,313.

Si determini:

(a) la temperatura e la pressione del punto triplo;

(b) l entalpia di fusione di LaBr3 (indipendente da T). LaBr3 non presenta polimor smi.

Le tensioni di vapore (in mmHg) dell argon solido e liquido sono date dalle relazioni:

• Log P(solido) = -408,2/T + 7,5741 fra -208 C e -189 C

• Log P(liquido) = -356,5/T + 6,9605 fra -189 C e -186 C.

Calcolare sublimazione, evaporazione e fusione per l argon.

∆H ∆H ∆H

Determinare il calore necessario per il riscaldamento isobaro di 1 kg di eptano (M = 100,2 g/mol) da

15 C a 150 C, usando i seguenti dati:

C (liquido, in J/g) = 2.1 + 4.0•10^-3•t

p

C (vapore, in J/g) = 1.3 + 4.6•10^-3•t

p

logP(mmHg) = 6.7893 - 1322.65/240+t (t indica la temperatura in C)

Calcolare l entalpia di evaporazione in kJ/mol e il punto di ebollizione normale di una sostanza

incognita, sapendo che la tensione di vapore vale 0,205 atm a 350 K, e 0,508 atm a 480 K.

Il (espressa in J/mol) di un solvente organico varia con la T secondo la relazione empirica:

∆H evap

• = 26573 - 4,23T

∆H evap

determinare la pressione di vapore a 342K, sapendo che il punto di ebollizione a 1 atm vale 351 K.

I calori di evaporazione e di fusione dell acqua sono 2490 J/g e 335,5 J/g a 0 C. La tensione di

vapore dell acqua a 0 C vale 609 Pa. Calcolare la pressione di sublimazione del ghiaccio a -35 C,

assumendo che i siano indipendenti da T. La massa molecolare dell acqua è 18 g/mol.

∆H