Fondamenti di Chimica Fisica: Mole, Gas Ideali e Soluzioni
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Concetti Fondamentali di Chimica Fisica
Mole (mol)
Unità di quantità di sostanza nel Sistema Internazionale (SI). È la quantità di sostanza che contiene tante entità elementari (atomi, molecole, ioni, elettroni, ecc.) quanti sono gli atomi presenti in 12 grammi dell'isotopo carbonio-12 (¹²C).
Costante di Avogadro (NA)
Una mole contiene il numero di Avogadro di particelle: NA = 6,022 × 1023 mol-1.
Massa Molare (M)
Massa di una mole di atomi o molecole. Il valore numerico della massa molare, espressa in grammi, coincide con il valore della massa della sua formula espressa in unità di massa atomica (amu).
Volume Molare (Vm)
Volume occupato da una mole di una sostanza a una certa temperatura (la temperatura deve essere dichiarata), sia essa solida, liquida o gassosa.
Secondo il principio di Avogadro, una mole di gas occupa sempre lo stesso volume, misurato nelle stesse condizioni di temperatura (T) e pressione (P), qualunque sia il gas. In condizioni standard (0 °C e 1 atm), tutti i gas che si comportano idealmente occupano lo stesso volume: 22,4 L.
Dispersioni e Soluzioni
Dispersioni
Sistemi che si formano mettendo piccole particelle di due o più sostanze in un'altra sostanza. In base alla dimensione delle particelle disperse si definiscono:
Sospensioni
Particelle con diametro tra 10-4 e 10-7 m. Appaiono torbide, sedimentano, non cristallizzano e sono separabili per filtrazione ordinaria.
Colloidi
Particelle con diametro tra 10-7 e 10-9 m. Il loro aspetto è limpido, non sedimentano, non cristallizzano e sono separabili per filtrazione su membrana.
Soluzioni
Particelle con diametro inferiore a 10-9 m. Chiare e trasparenti nell'aspetto, non sono cristallizzabili e non si separano per filtrazione.
Solubilità
Concentrazione corrispondente allo stato di saturazione; cioè, la massima concentrazione possibile a una data temperatura. La solubilità dipende dalla natura chimica del soluto e del solvente, dalla temperatura, dalla pressione e dalla presenza di altre sostanze.
Leggi dei Gas Ideali
Equazione di Stato dei Gas Ideali
L'equazione che descrive il comportamento di un gas ideale è: pV = nRT, dove p è la pressione, V il volume, n il numero di moli, R la costante dei gas ideali e T la temperatura assoluta.
Legge Combinata dei Gas
Relazione che unisce le leggi di Boyle, Charles e Gay-Lussac, descrivendo il comportamento di una quantità fissa di gas quando pressione, volume e temperatura variano: (p₁V₁)/T₁ = (p₂V₂)/T₂.
Teoria Cinetica dei Gas
Le molecole di gas non occupano volume proprio, si muovono in maniera casuale con velocità media che dipende dalla temperatura e si scontrano elasticamente tra loro e con le pareti del recipiente, provocando pressione.
Legge di Boyle-Mariotte
A temperatura costante, il volume occupato da un gas è inversamente proporzionale alla pressione a cui è sottoposto: p₁V₁ = p₂V₂.
Legge di Charles
A pressione costante, il volume occupato da un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta: V₁/T₁ = V₂/T₂.
Legge di Gay-Lussac
A volume costante, la pressione esercitata da un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta: p₁/T₁ = p₂/T₂.
Legge di Dalton delle Pressioni Parziali
La pressione totale di una miscela di gas è uguale alla somma delle pressioni parziali dei gas costituenti.
Legge di Amagat dei Volumi Parziali
Il volume totale di una miscela di gas è uguale alla somma dei volumi parziali dei gas costituenti.