Lezione 5
Quanti cc di Coca-Cola sono
contenuti in una lattina?
Quanti cl?
Quanti ml?
Quanti dl?
33…?
Quanti l?
330 cc
33 cl
330 ml
3,3 dl
0,33 l
Volumi e pesi
Se considero l’acqua
a 4°C e 1 atm:
1 m3
1 ton
1 dm3 = 1 L (1 l)
1 kg
1 L/100 = 1 cl
10 g
1 cm3 = 1 cc = 1 ml
1g
1 mm3 = 1 l = 1 ppm di 1 L
1 mg
1 m3 = 1 nl = 1 ppm di 1 ml
1 g
Nota: 1 ppm = 1 parte per milione (1/106) = 1 micro…
Condizioni di Temperatura e
Pressione Standard (TPS)
Condizioni ambientali
P = 1 atm T = 25°C
Condizioni standard o condizioni normali (c.n.)
P = 1 atm T = 0°C
In c.n.
1 mole di gas ideale occupa un volume = 22,414 L
Equazione di stato dei gas ideali
P·V=n·R·T
sistema 1  sistema 2
P1 V1
P2 V2

n1  R  T1 n2  R  T2
n = numero di moli
T = temperatura espressa in kelvin
R = costante universale dei gas
R = 8,314 J/(mol · K) (S.I.)
R = 0,082 (atm · L)/(mol · K)
Legge di Boyle:
P · V = costante
Legge di Charles:
V/T =costante
Legge di Gay-Lussac: P/T = costante
Nota: I gas reali si avvicinano all'ideale sotto condizioni di
bassa densità o alta temperatura (lontani dalla liquefazione).
Ricavare i
valori di R
Un pallone meteorologico pieno di elio ha un volume di 1 · 104 L ad 1
atm e 30°C. Salendo raggiunge un’altezza a cui si ha una pressione di
0,6 atm ed una temperatura di –20°C. Che valore raggiunge il volume
del pallone? Si assuma che la pressione interna del pallone sia uguale a
quella esterna.
Un gas velenoso è contenuto in un recipiente a 20°C ed una pressione
di 1,47 atm. Sapendo che la pressione ambiente è di 0,96 atm, a quale
temperatura devo raffreddare il gas per esser sicuro non esca?
Come varia la pressione all’interno di una bombola se raddoppio la
temperatura passando da 5 a 10°C?
Un idrocarburo è costituito da 92,3% in peso di carbonio. Sapendo che
12 g di questo composto alla temperatura di 130°C e 745 torr non
dissociandosi occupa un volume di 5187 cc, determinare la formula bruta
1,39 · 104 L
e la formula molecolare dell’idrocarburo.
T < -82°C
Aumenta di poco
CH C6H6
Frazione (percentuale) molare
Grandezza impiegata per esprimere la concentrazione di una
specie chimica in una miscela omogenea (sia liquida, sia solida o
sia gassosa).
La frazione molare della specie i (i) in una miscela è il rapporto
tra il numero di moli (molecole) di i (ni) e il numero totale di moli
(molecole) presenti nella miscela (nt)
ni
 i  xi 
nt
Nel caso ad esempio la miscela
contenga z specie chimiche differenti:
nt = n1 + n2 + … + ni + … nz
percentuale molare = frazione molare  100
Nota: Nel caso di miscele di gas ideali, a parità di pressione e
temperatura
frazione (percentuale) molare = frazione (percentuale) volumica.
Composizione approssimata dell’aria secca
azoto N2
ossigeno O2
Percentuale
volumica
78%
21%
argon Ar
1%
Gas
Gas
azoto N2
ossigeno O2
Percentuale
volumica
79%
21%
trascurando Ar…
Nella miscela omogenea “aria secca” le frazioni molari (uguali a
quella volumiche) delle varie specie sono:
N2
O2
Ar
= 78/100
= 21/100
= 1/100
= 0,78
= 0,21
= 0,01
Peso Molecolare Medio (numerico)
È la somma dei pesi molecolari di tutte le molecole di un
campione, diviso per il numero totale di molecole dello stesso
campione. Se una miscela contiene un totale di n moli di specie
chimiche differenti, posso pensare di sostituirla con un ugual
numero n di moli di una specie chimica fittizia avente come peso
molecolare il peso molecolare medio.
Nel caso ad esempio dell’aria secca, considerando un campione di 100
molecole, dalla composizione percentuale ricavo:
P.M .aria
78  (14  2)  21  (16  2)  1  40

 28,96
100
P.M .aria  0,78  (14  2)  0,21 (16  2)  0,01 40  28,96
P.M .aria   N 2  P.M .N 2  O 2  P.M .O 2   Ar  P.M .Ar  28,96
Pressione parziale
La pressione parziale di un gas in una miscela è la
pressione che avrebbe quel gas se occupasse da solo
tutto il volume a disposizione
p i = i · P
dove P rappresenta la pressione totale della miscela.
Ad esempio, nell’aria secca a pressione ambientale ho:
pO2 = 0,21 · 1 atm = 0,21 atm
Legge delle pressioni parziali
o legge di Dalton
La pressione totale esercitata da una miscela ideale
di gas ideali è uguale alla somma delle pressioni
parziali dei gas che la compongono
La pressione P di una miscela di n gas può essere
definita come la somma
P = p1 + p2 + ... + pn
dove p1, p2, pn rappresentano le pressioni parziali di ogni
componente.
Nel caso dell’aria secca a pressione ambientale ho:
1 atm = 0,78 atm + 0,21 atm + 0,01 atm
In un recipiente da 6 L vengono messi 2 L di O2 a 3 atm, 0,6 L di CO2 a 5
atm e 1,8 L di N2 a 5 atm. Quale è la pressione dentro il recipiente?
Considerando una mongolfiera sferica di raggio 12,0 metri, si calcoli la
sua forza ascensionale sapendo che la pressione (esterna ed interna) vale
1,00 atm, che la temperatura esterna vale 10°C e che quella interna vale
70°C.
Quanti litri di CO2 ottengo bruciando 35 L di CH4?
Quanti litri di soluzione acquosa di acido nitrico al 10% in peso (ρ =
1,05 g/cm3 sono necessari per avere 5 litri di gas a 30°C e 0,96 atm ?
Considerare la reazione 3Cu +8HNO3  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
In un recipiente vuoto da 100 L a 950°C introduco 200 g di ossalato di
calcio, 100 g di O2 e 50 g di N2. Trascurando il volume dei solidi
calcolare la pressione finale supponendo che tutto il sale
3 atm
15460 N
si decomponga: CaC2O4 (s)  CaO (s) + CO2 + CO
35 L
Suppongo inoltre che tutto il CO reagisca poi
0,463 L
7,28 atm
completamente: CO + O2  CO2