STATI DI AGGREGAZIONE -...

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STATI DI AGGREGAZIONE SOLIDO HA FORMA E VOLUME PROPRIO LIQUIDO NON HA FORMA PROPRIA HA VOLUME PROPRIO GAS NON HA NE’ FORMA NE’ VOLUME PROPRI FORZE INTERMOLECOLARI Solidi > liquidi >> gas 0 Gas reali> gas ideali =0

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STATI DI AGGREGAZIONE

SOLIDO HA FORMA E VOLUME PROPRIO

LIQUIDO NON HA FORMA PROPRIA

HA VOLUME PROPRIO

GAS NON HA NE’ FORMA NE’ VOLUME PROPRI

FORZE INTERMOLECOLARI

Solidi > liquidi >> gas 0

Gas reali> gas ideali =0

STATO GASSOSO

- BASSA DENSITA’ (ELEVATO VOLUME MOLARE)

- ASSENZA DI FORZE INTERMOLECOLARI

- COMPRIMIBILITA’

- MISCIBILITA’ TOTALE

- ESERCITA UNA PRESSIONE

Parametri che definiscono lo stato di un gas:

- Volume V (litri = dm3)

- Pressione P= F/s Pa =N/m2

atmosfere 1atm = 101,3 KPa

torr (mmHg) 1 atm = 760 torr

-Numero di moli n

-Temperatura T °C 1°C 1K corrispondenza

K TK = T°C + 273,15

LEGGI DEI GAS

Legge di Boyle T= costante (isoterma)

PV = costante P1V1=P2V2 (1 mole di gas)

V

P

V

T

P

T

PV=nRT R= 0,0821 atm.l.moli-1.K-1=8,31J.moli-1. K-1 ; P0 V0 = P1 V1

R=PV/nT T(K) = t(°C)+273,15 T0 T1

Leggi di Gay-Lussac

P= costante (isobara) V = costante (isocora)

V1 = T1 V0 = V1 P1 = T1 P0 = P1

V0 T0 T0 T1 P0 T0 T0 T1

PRINC. DI AVOGADRO: volumi uguali di gas diversi a 0 °C e 1 atm→ugual n° di molecole

N= 6,022 .1023 molecole; Vmolare=22,414 litri

PV = nRT R= 0,0821 atm x l/K.moli

V=? P= 1,0 atm T= 0°C = 273°K n= 1mole

V= nRT = 1x 0,0821 x 273 = 22,4 l (24.4 l a 25ºC e 1atm)

P 1Det. del PM dalla densita’ secondo Avogadro; e dalla eq. di stato

d = g g = n.PM PV =nRT n = P n=g/PM V V RT

d = PM.n = PM P P, T = cost dPM (PV=g/PM.RT)V RT

dA = PMAP dB = PMBP dA = PMART RT dB PMB

H2 d = 2/24,4 = 0,0819 g/l ; d= 2/22,4=0,089 g/l

N2 d = 28/24,4 = 1,147 g/l; d=28/22,4= 1,25 g/l

dN2/ dH2 = 1,25/0,089= 1,147/0,0819= 14,0= 28/2

MISCELE DI GAS - P parziali, legge di Dalton

Ptot = PA + PB + PC +…..= SiPi

pressione pressionitotale parziali

PA = nART/V

PB = nBRT/V

Ptot = ntotRT/V

PA_= nART/V = nA = xA frazione molare PA = xA.Ptot

Ptot ntotRT/V ntot

xA + xB + xC +…..= Sixi = Si(ni/ntot) = 1

Ptot = PA + PB + PC +…..= xA.Ptot+ xB

.Ptot + xC.Ptot +…..=

Ptot (xA + xB + xC +…..) = Ptot Sixi = Ptot

Vtot = VA + VB + VC +…..= SiVi

volumi parziali

VA/Vtot = nA/ntot = xA

VA = nART/P

Vtot = ntotRT/P

GAS IDEALE

(alta T, bassa P)

- Molecole puntiformi

-Assenza di interazioni

TEORIA CINETICA DEI GAS

-Moto caotico

-Urti elastici

-Energia cinetica = energia termica

EK = ½ mv2

____ ___

EK = ½ mv2 = 3/2 kT_ ____ ________v = <v2> = (3 kT/m)

____

EK = Energia cinetica media_v = velocità media

k = costante di Boltzmannk=R/NA = 1,38 x10-23 J/K

LEGGE DI GRAHAM

T = cost A, B mA, mB_ _

EK A = EK B vAvB_ _

½ mAvA2 = ½ mBvB

2

_ _mA/mB= vB

2/vA2

_ _ _____vB/vA

2 = mA/mB legge di Graham

GAS REALI

- Molecole non puntiformi covolume

- Interazioni intermolecolari

Gas ideali PV=nRT

Per 1 mole PV =RT

Gas reali

(P+ a )(V-b)= RT per 1 moleV2

(P+ n2a )(V-nb)= nRT per n moliV2

a = pressione internaV2

b =covolume

V

P

LIQUIDI

- Volume proprio, forma non propria

- Densità

- Ordine a corto raggio

- Disordine a lungo raggio

- Poco comprimibili

- Isotropia

- Viscosità

Volume liquidi < Volume gas

- Molecole libere di muoversi

- Forze intermolecolari 0

Liquido-vapore evaporazione

DHev entalpia (calore latente) di evaporazione

P

T

P = P0.e

-DHev

RT

Solido-vapore sublimazione

DHsub entalpia (calore latente) di sublimazione

P = P0.e

-DHsub

RT

LIQUIDO

GASSOLIDO

FUSIO

NE

SOLID

IFIC

AZ.

EVA

PORA

ZION

E

CO

ND

ENSA

ZSUBLIMAZIONE

BRINAMENTO

PASSAGGI DI STATO

DHsol = - DHfus

DHcond = - DHev

DHsub= DHfus+DHev

T

Q

Teb

Tfus

DHfus DHeb

solido

liquido

gas

CURVE DI RISCALDAMENTO

DIAGRAMMI DI STATO

H2OCO2

STATO SOLIDO

-FORMA PROPRIA E VOLUME PROPRIO

-RIPETIZIONE IN 3D DI UNA STESSA UNITA’ CELLA ELEMENTARE

STRUTTURA PERIODICA RETICOLO CRISTALLINO

ENERGIA RETICOLARE

-ORDINE A LUNGO RAGGIO ANISOTROPIA

AMORFI VETRI

d

hDIFFRAZIONE RX

Determinazione struttura cristallina

2d senq = nl

SOLIDI IONICI

COVALENTI

MOLECOLARI (Van der Waals)

METALLICI

SOLIDI IONICI

IONI e ⊖; tenuti insieme da INTERAZIONI COULOMBIANE

ENERGIA RETICOLARE

LEGAME IONICO

Ioni positivi (cationi) elementi aventi basso I (metalli)

Ioni negativi (anioni) elementi aventi alta Ae (non metalli)

+ - + - + -

+ - + - + -

+-+-+-

+-+-+-- Alto p.f.

- Fragilità

- Isolanti

- Conduttori se fusi

- Solubili in H2O soluzioni conduttrici

+-+-

+ - + -

+ - + - + -

+

-

+-

+ -

+

-

+-

-

+

-

+-

+

-

+-

+

-

+

+ -

+-

+-

+-

+-

+-

SOLIDI COVALENTI

IL SOLIDO E’ COME UN’UNICA GRANDE MOLECOLA TENUTA

INSIEME DA INTERAZIONI COVALENTI

Es. C, SiO2 (forme allotropiche del carbonio: grafite, diamante, fullerene)

Alto pf, durezza, isolanti

FULLERENE

C60

SOLIDI MOLECOLARI

MOLECOLE TENUTE INSIEME DA:

- FORZE DI VAN DER WAALS

- LEGAME IDROGENO

- Es. H2O, I2, CO2, composti organici

etc.

Caratteristiche:

Basso pf

isolanti

SOLIDI METALLICI

+ + + +

+ + + +

+ + + +e-e-e-

e- e- e-RETICOLO CRISTALLINO

IONI METALLICI

ELETTRONI DI VALENZA

MARE DI FERMI

LEGAME METALLICO

BANDA DI VALENZA(PIENA)

BANDA DI CONDUZIONE(VUOTA)

NA

NA

BANDA DI ENERGIA

NA/2 LIVELLI PIENI

NA/2 LIVELLI VUOTI CONDUCIBILITA’

-ELETTRICA

-TERMICA

Alto pf

MALLEABILITA’,

DUTTILITA’

Leggi di Ohm

V= R.I R = r l

S

r = r0(1+aT)

BANDA DI VALENZA

BANDA DI CONDUZIONE

conduttore

isolante

DE

semiconduttore

DE

Isolante DE ~ 5eV

Semiconduttore

DE ~ 0,61 eV

Semiconduttori es. Si

+

Drogaggio p es. B

e-

Drogaggio n es. P