Si definisce con la parola plasma
un gas ionizzato, neutro, popolato da
specie neutre (atomi, molecole, radicali)
e da specie cariche (ioni, elettroni)
globalmente neutro.
il plasma è considerato come il quarto
stato della materia, che si distingue
quindi da solido, liquido e gas.
Lo stato liquido
- I liquidi hanno un volume proprio ma non hanno forma propria
- presentano ordine a “corto raggio” e disordine a “lungo raggio”
- hanno, di solito, densità minore (di poco) rispetto ai solidi
- sono poco comprimibili
- si espandono (di poco) per innalzamento della temperatura
- diffondono (lentamente) l’uno nell’altro
- sono isotropi: presentano proprietà fisiche uguali in tutte le direzioni
- presentano una viscosità (resistenza che il liquido incontra al
flusso) che dipende dalla massa molare e dalla forma delle
molecole costituenti
- tendono ad assumere la minore area superficiale possibile
- bagnano la superficie con cui sono messi a contatto, quando le
forze di coesione intermolecolari sono minori di quelle di
adesione (interazione con la superficie); non bagnano le superfici,
quando le forze di coesione sono maggiori di quelle di adesione.
Tensione superficiale
Tensione superficiale: energia che bisogna spendere per
aumentare la superficie di un liquido di una quantità
unitaria (J/m2). Diminuisce all’aumentare di T.
CAPILLARITA’
Si manifesta sulla superficie del liquido in contatto col solido che può presentarsi
sollevata (nel caso dell'acqua) o infossata (nel caso del mercurio) rispetto al resto della
superficie. Le forze che si manifestano sono la coesione, l'adesione e la tensione
superficiale. Dalla capillarità dell'acqua deriva l'imbibizione. La capillarità è un fenomeno
che permette all'acqua di salire in tubicini molto sottili. Questo fenomeno è spiegato
dall'esistenza di forze di attrazione tra le molecole dell'acqua e le pareti del tubicino. un
tubo capillare, il numero di molecole dell'acqua a contatto con il vetro è molto piu'
grande, quindi prevalgono le forze di adesione sulle forze di coesione.
Il fenomeno della capillarità si può usare per
colorare i fiori immergendo i gambi in una soluzione
di colorante.
All'interno del tronco delle piante ci sono degli stretti
canali  xilema (con un diametro che può variare
tra 0.05 e 0.50 mm), formati da cellule vuote perché
morte, impilate in modo da formare una lunga
colonna (con le pareti cellulari divisorie mancanti, in
quanto riassorbite).
L'acqua sale al loro interno, risalendo - quindi in
senso contrario alla forza di gravità - fino ad
un'altezza massima di circa 30 cm (per uno xilema
di 0.05 mm).
Evaporazione e tensione di vapore
In un liquido non tutte le molecole hanno la stessa energia
cinetica
evaporazione
condensazione
molecole in grado di evaporare (dalla superficie)
Tensione di Vapore
verso
Tensione di vapore
Temperatura ↓
pressione del vapore in
equilibrio col suo liquido
Entalpia molare di evaporazione (Hvap)
Energia che occorre fornire a una mole di liquido perché evapori alla
temperatura di ebollizione normale (kJ/mol)
Processo endotermico (H > 0)
Condensazione: conversione di un vapore in un liquido
Hcond = -Hvap
Processo esotermico (H < 0)
La tensione di vapore dipende dalla natura del liquido e dalla T:
P  C e
 H vap / RT
Quando un liquido evapora in presenza di altri gas, la pressione della
fase gassosa risultante è la somma delle pressioni parziali dei
diversi gas (es. acqua che evapora all’aria: Pgas= Pgas aria + PH2O).
Ebollizione di un liquido
Ebollizione e tensione di vapore
Perché in montagna l’acqua bolle prima e il cibo
cuoce più lentamente?
Perché nella pentola a pressione il cibo cuoce
prima?
Se si aumenta il riscaldamento di un liquido in ebollizione,
aumenta la velocità con cui il liquido bolle ma non la T di
ebollizione
La T di ebollizione aumenta e diminuisce rispettivamente
con l’aumentare e con il diminuire della pressione esterna
Distillazione a pressione ridotta: molti prodotti alimentari vengono concentrati
facendo evaporare l’acqua a bassa pressione (P= 9,2 torr, Teb = 10°C), per evitare la
degradazione termica di tali prodotti.
Regola delle fasi per equilibri eterogenei
Fase = porzione omogenea di un sistema
Sistemi eterogenei in equilibrio = insieme di diverse fasi alla stessa temperatura
non coinvolte in reazioni chimiche
Variabili di un sistema eterogeneo:
T
P
C di ciascun componente
Regola delle fasi o regola di Gibbs
v= n – f +2
Dove:
v=varianza del sistema
n= numero delle componenti indipendenti (es. specie chimiche)
f = numero delle fasi
Diagrammi di stato
Condizioni di T e P alle quali sono presenti le varie fasi di un sistema e le condizioni
alle quali si hanno i passaggi di fase
Diagrammi di stato
Condizioni di T e P alle quali sono presenti le varie fasi di un sistema e le
condizioni alle quali si hanno i passaggi di fase
Vfus> 0
Vfus< 0
P  C e
 H vap / RT
: punto triplo
RT
PPCC11eeHHsubsub/ /RT
Equazione di
Clausius-Clapeyron
Punto critico: non è più possibile liquefare un gas per compressione.
Hsub = Hfus + Hvap
Hsub > Hvap
Diagramma delle fasi dell’acqua
Diagramma di stato dell’acqua. Punto triplo 0.01°c e 4,56 torr. Punto
critico 374°C 1,66x 105 torr (218 atm)
5
Nell’acqua curva del punto di fusione lievemente inclinata a sinistra
(piccola V passando da solido a liquido) e la variazione di pressione ha
scarsa influenza su variazione di T (1°C per 133 atm di P)
Liofilizzazione
Sublimazione di acqua da un cibo congelato
Disidratazione a basse temperature che per un alimento possono
significare conservazione migliore conservazione e scarsa modifica del
sapore
ritorno facile con addizione di acqua allo stato originario
H2O
CO2
Fluidi supercritici
Hanno proprietà intermedie fra un gas ed un liquido
(elevata azione solvente; es. processo di eliminazione della caffeina)
-
-
Punto triplo di CO2  5.1 atm e -58°C
A 1atm l’anidride carbonica solida (ghiaccio secco) sublima
senza fondere e negli estintori è tenuta allo stato liquido a P>
5.1 atm