Post on 25-Feb-2016
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Sandro Barbone Luigi Altavilla
La chimica facile
• I gas• Il modello cinetico-molecolare• I gas ideali• I fattori fisici di un gas• I gas reali• La legge di Boyle o legge isoterma• La legge di Gay-Lussac o legge isocora• La legge di Charles o legge isobara• Lo zero assoluto• L’equazione di stato dei gas ideali• La legge di Avogadro• La massa atomica relativa• La massa molecolare• La mole• La massa molare.
Dalle leggi dei gas alla mole
I gas
Tutti i gas presentano caratteristiche (proprietà) simili:• non hanno né forma né volume propri • sono comprimibili • se riscaldati si dilatano• se posti in un contenitore rigido, l’aumento della temperaturaprovoca un aumento della loro pressione.
Il modello cinetico molecolare
Il modello cinetico molecolare studia ilcomportamento dei gas ideali o perfettielaborato dagli scienziati ed in grado di spiegare,a livello di singole particelle, il comportamento ditutti i gas.
I gas ideali
Un gas si considera ideale se le sue particellepresentano le seguenti caratteristiche:• sono puntiformi (abbiano volume trascurabile);• non si attraggono tra di loro;• si muovono in un recipiente chiuso in modo caotico;• si urtano tra loro ed urtano le parete del recipiente in
maniera perfettamente elastica.
I Fattori fisici di un gas
Lo stato fisico di un gas è influenzato da tregrandezze variabili :1. il volume occupato V, misurato in metri cubi
(m3);2. la temperatura assoluta T, misurata in kelvin (K);3. la pressione p, misurata in pascal (Pa) o nel suo
multiplo bar (105 Pa).
I gas reali
Un gas reale si avvicina al comportamento ideale se èmolto rarefatto e si trova ad una temperatura elevata,molto al di sopra della sua temperatura di liquefazione.
Le leggi dei gas
Il modello dei gas ideali o perfetti permette didescrivere il comportamento dei gas, attraversolo studio delle tre leggi dei gas :
• La legge di Boyle(isoterma= temperatura• costante)• la legge di Charles (isobara= pressione costante)• la legge di Gay-Lussac(isocora= volume costante)
La legge di Boyle
A temperatura costante (trasformazione isoterma),il volume di una data quantità di gas èinversamente proporzionale alla sua pressione.
p V = costante∙
La legge di Boyle
Riportando su di un grafico la relazione tra lapressione il volume di un gas,otteniamo un ramodi iperbole equilatera (curva isoterma).
La legge di Gay-Lussac
A volume costante (trasformazione isocora) lapressione di una data quantità di un gas èdirettamente proporzionale alla temperaturaassoluta.
La legge di Gay-Lussac
Riportando in grafico la relazione tra pressione etemperatura, a volume costante (trasformazione isocora), si ottiene una retta.
La legge di Charles
A pressione costante (trasformazione isobara), ilvolume di una data quantità di gas è direttamenteproporzionale alla sua temperatura.
La legge di Charles
Riportando su un diagramma la relazione tra il volume e la temperatura, a pressione costante (trasformazione isobara), si ottiene una retta.
Lo zero assoluto
Dal grafico volume-temperatura si evinceche a –273,15 °C, ovvero allo zeroassoluto(0°K), il volume dei gas siannulla.
La legge dei gas ideali
Per una data massa di gas, il prodotto dellapressione per il volume è direttamenteproporzionale alla temperatura assoluta del gas.
p V = K T∙ ∙Il comportamento dei gas non dipende dal tipo di gasma solo dal numero di particelle che lo costituiscono.
L’ipotesi di Avogadro
Avogadro intuì, sulla base di alcuni esperimenti,che gli elementi allo stato gassoso non sonocostituiti da singoli atomi ma da molecolebiatomiche.
La legge di Avogadro
Nel 1811 il chimico torinese A. Avogadro formulò lalegge o principio di Avogadro che afferma che:
Volumi uguali di gas diversi, nelle stessecondizioni di temperatura e pressione, contengonoun numero uguale di molecole (non di atomi).
La legge di Avogadro
Volumi uguali di gas diversi, contengono un numero uguale di molecole.
Nelle stesse condizioni di temperatura e pressione:
La massa atomica relativa
Volumi uguali di gas diversi contengono (in ugualicondizioni di pressione e temperatura) lo stessonumero di molecole, ma hanno una massa diversa:lamassa di una molecola di ossigeno è uguale a 16volte la massa di una molecola di idrogeno
Se la massa di una molecola di ossigeno è uguale a16 volte la massa di una molecola di idrogeno:
La massa atomica relativa
anche la massa dell’atomo di ossigeno è 16 volte la massa dell’atomo di idrogeno.
L’atomo di idrogeno venne allora preso comecampione di riferimento (a cui venne assegnatoil valore 1) per la misura delle masse dellemolecole delle sostanze gassose o di sostanzefacilmente trasformabili in gas.
La massa atomica relativa
La massa atomica relativa
La misura della massa si basa ancora sulconfronto con la massa di un’unità campione,che oggi non è più l’idrogeno, ma un isotopo delcarbonio, il carbonio-12 (12C).La massa dell’atomo di carbonio-12 (12C) èuguale a 12 u.
La massa atomica relativa
L’unità di massa atomica (u) è la dodicesimaparte (1/12) della massa dell’isotopo piùdiffuso del carbonio, il carbonio-12 (12C).
L’unità di massa atomica è anche conosciutacome dalton.
La massa degli atomi calcolata in rapportoall’unità di massa atomica u (= 1/12 della massadell’isotopo 12C) viene chiamata massa atomicarelativa o (meno propriamente, mafrequentemente) peso atomico.
La massa atomica relativa
La massa atomica relativa
Sulla tavola periodica degli elementi è riportatoil peso atomico di tutti gli elementi: il valore riportato rappresenta la mediaponderata dei pesi atomici dei diversi isotopi dell’elemento.
La massa molecolare
La massa molecolare (relativa) o peso molecolare è data dalla somma delle masseatomiche degli atomi che costituiscono lamolecola.
Il cloruro di sodio (NaCl), costituito da ioni sodioNa+ e ioni cloruro Cl– , in rapporto 1:1, ha unpeso molecolare o peso formula uguale a:
La massa molecolare
La massa molare
Nella pratica di laboratorio e nell’industria chimica si pesano quantità di sostanza misurabili con unabilancia, le moli.
La mole è una quantità di sostanza di un sistema checontiene un numero di particelle (atomi, molecole oioni) pari al numero di atomi presente in 12 g dicarbonio-12.
La massa molare
La mole è una quantità di sostanza di un sistemache contiene un numero di particelle (atomi,molecole o ioni) pari al numero di atomipresente in 12 g di carbonio-12.Il numero di particelle, chiamato numero diAvogadro (N), è elevatissimo ed è stato calcolatosperimentalmente:
La massa molare
N = 6,022 · 1023 particelle/mol
La massa molare
Una mole di atomi di carbonio 12C pesa 12g
Una mole di carbonio-12 pesa 12 g (un atomo dicarbonio-12 pesa 12 u, unità di massa atomica)e una mole di atomi di idrogeno pesa 1 g.
La massa molare
La massa molare MM corrisponde alla massaatomica o molecolare (peso formula neicomposti ionici), espressa in grammi per mole(g/mol).
La massa molare
Se la massa molecolare dell’acido cloridrico(HCl)è 36,46 u: la massa molare di questasostanza sarà 36,46 g/mol.
La massa molare